橡膠輸送帶抗疲勞與耐磨結(jié)構(gòu)特性
輸送帶在加工過程中，填充補強劑的品種、用量和分散程度對橡膠的耐磨性都有很大的影響，耐磨性與合膠含量有直接關(guān)系，凡是能使結(jié)合橡膠增加的因素，均對耐磨性有利，所以隨著炭黑表面積增加，結(jié)構(gòu)性提高和分散度提高，耐磨性都會隨之提高，炭黑的分散性對膠料的磨耗性影響最大；在苛刻的條件下炭黑的結(jié)構(gòu)性影響顯著，一般說來，膠料的耐磨性都受炭黑分散度的影響，填充高耐磨炭黑的膠料耐磨耗性比高10%左右，比中耐磨炭黑低20%，且橡膠帶生產(chǎn)廠家中等耐磨炭黑的耐磨耗性在環(huán)境溫度較高和苛刻條件的試驗中尤為突出；
研究結(jié)果表明，在天然橡膠或丁苯橡膠中，一般選用50一60phr炭黑，5—7phr油為宜，用量過高，耐磨性會有所下降，在順丁橡膠中把炭黑用量從45phr提高60一70phr，把油從Sphr提高到15—20phr時，膠料的耐磨性提高，以順丁橡膠為主的膠料，橡膠寬皮帶生產(chǎn)廠家高填充膠料的耐磨性優(yōu)于低填充膠料；改進橡膠耐磨性的其他方法：表面處理法使用液態(tài)或氣態(tài)的五氟化銻或鹽酸、氯氣對丁腈橡膠進行表面處可以降低橡膠制品的摩擦系數(shù)，提高制品的耐磨性，例如，將丁腈橡膠硫化膠板浸0.4%溴化鉀和0.8 010(NH4)2S04組成的水溶液中，經(jīng)10min就能獲得摩擦系數(shù)低50%的耐磨膠板，用液態(tài)或氣態(tài)的五氟化銻處理丁腈橡膠硫化膠的表面時，可使其摩擦系數(shù)和摩擦產(chǎn)生的溫度降低，使耐磨性提高10倍，通過顯微鏡觀察橡膠表面發(fā)現(xiàn)，液相氟化時，橡膠表稍受破壞，而氣相氟化時橡膠表面基本不破壞，故氣相氟化處理更有助于增加耐磨，顯微鏡研究表明，氣相氟化時，橡膠表面雖然未破壞，但在表面上出現(xiàn)均勻分布的微凸起，此外，氣相法消耗的五氟化銻量也少，且不影響其他物性；采用橡膠和塑料共混的方法例如，用了腈橡膠和聚氯乙烯共混制造的紡織輥，其耐磨性可比單一的丁腈膠料提高7倍；用硅烷偶聯(lián)劑及其它表面活性劑改性填料經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑處理后白色填料與橡膠大分子之間的相互作用能力增強，用硅烷偶聯(lián)劑對白炭黑進行表面處理，用于丁腈橡膠、硅橡膠對改善其輸送帶耐磨性也很有效，其他表面活性劑，如硬脂酸、低分子量高聚物都能提高耐磨性；使用新型橡膠采用環(huán)戊烯開環(huán)聚合方法制得的聚戊烯橡膠，耐磨性很優(yōu)越；用新型硫化體系據(jù)報道，用丙烯酸胺硫化的膠料，硫化特性好，安全性高，硫化速度快，硫化膠的耐疲勞和耐熱性有所提高，耐磨性較好；
例如水泥廠重型運輸帶當橡膠受到反復交變應(yīng)力（或應(yīng)變）作用時，材料的結(jié)構(gòu)或性能發(fā)生變化的現(xiàn)象叫疲勞，隨著疲勞過程的進行，導致材料破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞，二者不能等同，隨著疲勞過程的發(fā)展，拉伸強度先是上升，經(jīng)過極二后趨于下降，而撕裂強度、動態(tài)模量和損耗角正切則是先減小，經(jīng)極小值后增大，各種性能在疲勞過程中都發(fā)生了變化，導致物理性能變化的原因在于疲勞引結(jié)構(gòu)的變化，橡膠在多次拉伸疲勞過程中其結(jié)構(gòu)的變化，這些結(jié)構(gòu)變化對某些產(chǎn)品來說雖然很重要，但其測量繁瑣，難度較大，對大多數(shù)產(chǎn)品而言，龜裂和完全破裂顯示的疲勞破壞是主要方面，因此我們將以疲勞破壞討論與其相關(guān)的配方設(shè)計問題，破壞的機理可能包括熱降解、氧化、臭氧侵蝕以及通過裂紋擴展等方式破壞，破壞嚴格說來是一種力學和力化學的綜合過程，橡膠在往復形變下，材料中產(chǎn)生的松弛過程在形變周期內(nèi)來不及完成，結(jié)果內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力不能均勻地分散，便可能：在某些缺陷處（如裂紋、弱鍵等），從而引起斷裂破壞，此外，由于橡膠是一種粘高聚物：它的形變包括可逆形變和不可逆形變，在周期形變中不可逆形變產(chǎn)生滯失，這部分能量轉(zhuǎn)化為隔熱傳輸帶熱能，使材料內(nèi)部溫度升高，高分子材料的強度一般都隨度上升而下降，從而導致橡膠的疲勞壽命縮短，總之，橡膠的疲勞破壞不單純是力學疲壞，往往也伴隨有熱疲勞破壞；
擎川公司在分析橡膠疲勞破壞時可以認為，由多次拉伸所施加的能量，初期消耗子微破：其周緣處集中應(yīng)力的松弛，經(jīng)一定時間后消耗于以破壞中心為起點的微破壞的擴展后達到疲勞破壞，若設(shè)前一種形態(tài)消耗的能量為EA，后一種形態(tài)消耗的能量為EB那么膠達到疲勞破壞時所需要的總能量E為：E= EA+ EB，EA和EB的大小隨疲勞破壞的條件不同而異。
