橡胶制品的低温脆性

图（一）自动式低温脆化试验机

图（二）低温脆性试验机

橡胶脆性温度是指橡胶在低温条件下，力学性能发生形态突变时的对应温度。脆性温度其物理意义是橡胶在低温环境下受外来冲击力出现断裂时的温度。橡胶脆性温度用来衡量橡胶的低温性能具有实用意义，因为温度高于此点，橡胶进入高弹态，低于此点橡胶弹性就完全消失。通常橡胶脆性温度测试采用GB/T1682-2014《硫化橡胶低温脆性的测定 单试样法》和GB/T15256-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶低温脆性的测定（多试样法）》。橡胶的低温脆性温度主要取决于橡胶的分子结构。因为主链结构，侧基、极性等发生变化时，Tg、Tb也随之变化。凡是主链柔软、侧基少且不带极性基因的橡胶Tg，Tb均为偏低，如天然橡胶、顺丁橡胶就是典型代表。一般而言，各胶种的Tb比Tg高出15-20℃。当然，也有个别例外，如顺丁橡胶的Tb比Tg高出50℃，原因是其主链结构的两侧所连接的全是氢原子而非基团，柔顺度特别高，故Tg特别低。除了胶种以外，配合增塑剂也有助于降低玻璃化温度和脆性温度。因为它们都能提高分子链的柔软性，增进流动性。

如何选择合适的橡胶低温脆化仪？

1，温度的准确性，均匀性，稳定性。合适的低温脆化仪，必须有合理的搅拌装置，保证温度的均匀性，稳定性。

2，冲击速度，保证冲击锤的规定冲击速度。

3，冲击能量，保证冲击单次每片试样的冲击能量不低于5J

4，冲击刃与夹具的位置，保证在合理误差范围内。

能满足以上几点才是合适的橡胶低温脆化仪。

影响橡胶脆性温度的的因素

1.橡胶的耐寒性是指在规定的低温下，能保持橡胶弹性和正常工作的能力。

2.硫化胶的耐寒性能主要取决于高聚物的两个基本特性：玻璃化转变和结晶。两者都会使橡胶在低温下丧失弹性。

脆性温度的影响因素

对于非结晶型橡胶，玻璃化温度较低，耐寒性较好。对于结晶性橡胶，耐寒性要考虑玻璃化温度的高低、结晶情况。增大橡胶分子链的柔顺性，减少分子间作用力及空间位阻，削弱大分子链规整性的橡胶成分与结构因素，都有利于提高橡胶耐寒性。交联键的类型影响橡胶的耐寒性。天然橡胶使用传统的硫化体系时，随liuhuang用量的增加，直到30份，其剪切模量随之提高，玻璃化温度也随之上升（可上升至20～30℃）。产生上述差异的原因是，用liuhuang硫化时，在生成多硫键的还生成分子内交联键，并且发生环化反应，使得链段的活动性降低，弹性模量提高，玻璃化温度上升。减少liuhuang用量、使用半有效或有效硫化体系时，多硫键数量减少，主要生成单硫键和二硫键，分子内结合硫的可能性降低，玻璃化温度上升幅度较多硫键小。体积膨胀系数较大，可使链段活动的自由空间增加，有利于玻璃化温度的降低。过氧化物硫化时，形成牢固的、短小的C－C交联键，而使用liuhuang硫化时，则会形成牢固度较小、长度较大的多硫键，在发生形变时，要克服的分子间作用力会更大一些，弱键发生畸变，这样就增加了滞后损失，增大了蠕变速率，硫化胶中的黏性阻力部分比过氧化物硫化胶更大一些。也就是说，用liuhuang硫化的橡胶中，分子间的作用力要大得多，这正是硫化胶耐寒性较差的原因。

脆性温度的影响

合理的选用软化增塑体系是提高橡胶制品的耐寒性的有效措施，加入增塑剂，可使橡胶玻璃化温度下降。耐寒性较差的丁腈橡胶、氯丁橡胶等极性橡胶，主要是通过加入适当的增塑剂来改善其耐寒性能。因为增塑剂能增加橡胶分子柔性，降低分子间作用力，使分子链段易于运动，极性橡胶要选用与其极性相近、溶解度参数接近的增塑剂。软化增塑剂类型与用量对橡胶耐寒性至关重要。

影响橡胶材料脆性温度测试结果的因素非常多：

内在因素方面：橡胶材料的内部缺陷、组分、分子结构、分子链的柔顺性、分子量大小等会直接影响材料本身的脆性温度;

外在因素方面：试验设备、试样前期制备与处理、试验温湿度环境、试样压片和剪裁厚度、试验过程中的冲击位置和时间、试样加持力等会影响橡胶材料的脆性温度测试结果。