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硅膠抗撕強(qiáng)度:概念、標(biāo)準(zhǔn)、作用與參數(shù)關(guān)系解析

一、抗撕強(qiáng)度的概念

抗撕強(qiáng)度(Tear Strength)是衡量硅膠材料抵抗裂紋擴(kuò)展能力的關(guān)鍵參數(shù),通常以單位寬度上承受的最大撕裂力(kN/m或N/mm)表示。例如,某高抗撕硅膠的抗撕強(qiáng)度可達(dá)45 kN/m,意味著其在受力撕裂時表現(xiàn)出優(yōu)異的抗破壞能力??顾簭?qiáng)度直接反映硅膠制品的耐用性和可靠性,尤其在頻繁受力或復(fù)雜形變的場景中(硅膠表帶、奶嘴、嬰童用品),高抗撕強(qiáng)度可顯著降低材料因局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的失效風(fēng)險。


二、抗撕強(qiáng)度測試方法

裁刀法

是目前最常用的測試方法之一,通過特定的裁刀將硅膠試樣切割成特定形狀,如新月形、直角形等,然后將試樣裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上,以一定的速度拉伸,記錄試樣撕裂時的最大力,并根據(jù)試樣的尺寸計(jì)算出抗撕強(qiáng)度。這種方法操作相對簡單,但測試結(jié)果可能會受到試樣切割質(zhì)量的影響。

褲形法

將硅膠試樣裁切成褲形,然后在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸,直至試樣撕裂。該方法可以更真實(shí)地模擬橡膠在實(shí)際使用過程中的撕裂情況,但對試樣的尺寸和形狀要求較為嚴(yán)格。


三、中國、美國及歐洲的測試標(biāo)準(zhǔn)

硅膠抗撕強(qiáng)度的測試需遵循國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),以確保數(shù)據(jù)可比性:

  1. 中國標(biāo)準(zhǔn)

    • GB/T 529-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測定》:規(guī)定使用直角型或新月型試樣,通過拉力試驗(yàn)機(jī)測定撕裂力,試驗(yàn)速度通常為500 mm/min。

    • HG/T 2765系列:針對硅膠物理性能測試,補(bǔ)充了不同應(yīng)用場景下的抗撕強(qiáng)度要求。

  2. 美國標(biāo)準(zhǔn)

    • ASTM D624《橡膠撕裂強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法》:采用直角型或褲型試樣,測試條件包括溫度(通常23±2℃)和濕度控制,結(jié)果以kN/M或N/mm為單位。

  3. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

    • ISO 34-1:2015《橡膠撕裂強(qiáng)度的測定》:與ASTM D624類似,但更強(qiáng)調(diào)試樣預(yù)處理和測試環(huán)境的一致性,適用于歐盟市場準(zhǔn)入。


四、抗撕強(qiáng)度在硅膠制品中的作用

  • 提升耐用性與安全性   高抗撕強(qiáng)度的硅膠制品(如密封圈、醫(yī)用導(dǎo)管)在動態(tài)負(fù)載或機(jī)械沖擊下不易產(chǎn)生裂紋,延長使用壽命。例如,嬰童用硅膠奶嘴需通過抗撕強(qiáng)度測試以確保無碎片脫落風(fēng)險。
  • 適應(yīng)極端環(huán)境在高溫(如汽車引擎密封件)或低溫(如航天設(shè)備)環(huán)境中,硅膠需兼具抗撕裂與耐老化性能??顾簭?qiáng)度高的材料能有效抵抗熱脹冷縮或化學(xué)腐蝕引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞。
  • 優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)高抗撕強(qiáng)度允許設(shè)計(jì)更薄或更復(fù)雜的硅膠部件(如薄膜傳感器、精密墊片),在減輕重量的同時保持功能性。

四、抗撕強(qiáng)度與其他參數(shù)的關(guān)聯(lián)性

  1. 與硬度的關(guān)系
    硅膠抗撕強(qiáng)度通常與硬度呈正相關(guān)。硅膠硬度隨著膠聯(lián)強(qiáng)度提高以及填料的增加強(qiáng)度上升,抗撕強(qiáng)度也提升。但這到紹A60-70度而達(dá)到頂峰,硬度再往上,進(jìn)多的填料反到使抗撕強(qiáng)度降低。

  2. 硫化工藝與填料影響

    • 硫化程度:過度硫化會增加交聯(lián)密度,導(dǎo)致材料變脆,抗撕強(qiáng)度下降。需通過控制硫化劑用量(如過氧化物)平衡性能。

    • 補(bǔ)強(qiáng)填料:氣相法白炭黑可顯著提升抗撕強(qiáng)度(如從15 kN/m增至30-50 kN/m),但過量添加可能降低伸長率。

  3. 溫度與形變速率
    高溫下硅膠分子鏈柔順性增強(qiáng),抗撕強(qiáng)度可能下降;而快速形變(如沖擊負(fù)載)會導(dǎo)致材料脆性增加,需通過動態(tài)力學(xué)分析(DMA)評估實(shí)際工況下的性能。

創(chuàng)建時間:2025-05-14 16:15
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