理解橡胶制品的生热
作者
阿尔法科技
任何橡胶制品或材料在使用过程中经受循环载荷时都会不可避免地产生热量，这包括轮胎、工业皮带以及无数其他实例。在循环载荷作用下产生的热量源于填料与聚合物链之间的摩擦。这种类型的热量产生在技术上被称为滞后损失，其通过测量变形过程中耗散的能量来量化。
在一定阈值以下，热量产生可能是无害的，但聚合物链与填料之间过多的摩擦会导致材料更快地降解。过多的热量积聚可能会产生严重后果，包括：
- 过早磨损：较高的温度与降低的耐磨性相关，这可能导致产品过早磨损并缩短其使用寿命。
- 安全性降低：过热的轮胎更容易发生气压快速损失，通常称为爆胎。
- 能源效率低下：轮胎中的热量积聚会导致滚动阻力增加，从而降低车辆的燃油经济性。企业和消费者在做出购买决策时越来越关注可持续性，滚动阻力这一参数在购买决策中显得尤为关键。
结合橡胶如何影响热量产生？
Alpha Technologies的一项研究表明，热量产生与结合橡胶含量之间存在很强的关联性。结合橡胶是填料与聚合物链之间微观相互作用的产物，在整个橡胶化合物中形成三维网络。了解更多关于结合橡胶的信息>
这些增强的填料与橡胶之间的相互作用提高了橡胶的机械性能，同时也增加了橡胶与填料之间的摩擦，因而在循环载荷作用下产生了更多的热量。
在橡胶配方设计中，化学家和工程师常常面临这样的挑战：要在不同的性能指标之间取得平衡。例如，结合橡胶含量越高，撕裂强度和硬度就越高，但拉伸强度和伸长率则会降低。要在相互竞争的参数之间达到理想的平衡，需要深入了解特定配方中结合橡胶含量及其对填料 – 聚合物相互作用的影响。
Goodrich Flexometer是一种已建立的测量橡胶生热的方法，以其准确性而闻名，但测试过程需要几个小时。一种有价值且更快的结合橡胶测试替代方法是橡胶加工分析仪（RPA）。
Alpha Technologies公司的Premier RPA在量化结合橡胶及其对热量产生的影响方面提供了卓越的精度和效率。
Premier RPA直接从剪切应力-应变曲线中测量滞后损失，从而准确预测生热。应变扫描揭示了填料网络在应变下的分解，以及与填料-橡胶相互作用相关的Payne效应。温度扫描将tan δ值与滚动阻力和湿抓地力性能联系起来。此外，凭借其Sub-Zero技术，Premier RPA无需液氮或额外设备即可评估给定化合物的低温行为。
使用Premier RPA解决实际问题
RPA作橡胶生热预测工具的价值在现实世界中具有重大意义，可能在多个行业中具有应用潜力。
例如，汽车密封件和减震器制造商可以利用 RPA 来优化结合橡胶含量，从而在不牺牲柔韧性的情况下提高耐热性。同样，在高负载应用中，通过降低滞后损失，也可以将工业皮带和减震器的热降解降至最低。
或许，对结合胶进行优化的最大潜力在于轮胎行业，在该行业中，可持续性对制造商和消费者而言都变得愈发重要。了解结合橡胶含量可能有助于更深入地洞察在相互矛盾的参数之间取得适当平衡的持续挑战。Alpha Technologies发现，胎面胶料中适度的结合橡胶含量可以降低轮胎的滚动阻力，同时又不会牺牲其湿地抓地力特性。此外，限制与结合橡胶含量相关的热量产生可以延长轮胎的使用寿命。随着时间的推移，通过更深入地研究结合橡胶含量来进一步优化这些参数，可能会带来宝贵的信息。
Alpha Technologies发布了一份详细阐述结合橡胶研究结果的论文，其中包含了来自Premier RPA的大量图表和深入数据。下载论文 >
Who is Siméon Denis Poisson?
The Baron Siméon Denis Poisson was a French mathematician, engineer and physicist who is credited with many scientific advances in a wide range of disciplines including electricity and magnetism, optics, mechanics and thermodynamics. He began publishing scientific papers at the age of 19, while still a student at the École Polytechnique in Paris. Poisson’s ratio is used to calculate the correlation between testing with a Dynamic Mechanical Analyzer and testing under similar conditions with Alpha’s Premier RPA. The rheology scientists and engineers at Alpha Technologies are always raising the bar for testing that makes a difference in the rubber and polymer world. And they know stuff.
