王振庭 王曉軍

眾所周知，硫化膠的壓縮永久變形是橡膠制品的一項重要物理力學性能指標，它決定著橡膠制品的使用性能和使用壽命。

壓縮永久變形的決定因素很多，也很復雜，不但取決于生膠，而且還取決于配方和工藝等方面。因此，我們要認真仔細的加以分析和研究，找出其內在因素，才能找出其解決的方法。

首先取決于生膠的品種，因為生膠是橡膠制品的最主要的原材料，如果沒有生膠，則就成為“無米之炊”了。生膠的品種不同則其結構也不同，結構不同則其性能就不同。

生膠的分類，有結晶性與非結晶性的;有極性與非極性的;有飽和的與不飽和的;有自補強性的與非自補強性的;有熱塑性的與非熱塑性的等等，總之，結構不同、組成不同、所含基因不同，其性能就不同。

各種生膠的壓縮永久變形的大小順序：

一般來說，彈性大的、強度高的、結晶自補強性的生膠，它的變形容易恢復，壓縮永久變形就較小;而結構中側鏈、支鏈多、基因多的，則內阻大，變形后不易恢復，殘留部分變形的則壓縮永久變形較大。如BR、NR、CR、FKM的壓縮永久變形就較小，而TR、IIR、SBR的壓縮永久變形就較大，因為SBR的滯后損失最大，所以它的壓縮永久變形就大。

其次是含膠率的高低。含膠率高的(60%以上)，填料少的，硫化后硫化膠的交聯鍵的空間網狀結構中的空隙大，受力后容易塌陷，壓縮永久變形就較大。含膠率低(30%以下)，填料多，硫化后其硫化膠的空間網狀結構的空隙小。受力后挺性大，不易變形，因此其壓縮久變形就較小。含膠率中等的則其壓縮永久變形居中，介于兩者之間。

以下為膠料的硬度、硫化程度、交聯鍵的類型、炭黑、填料粒子的形狀等。

膠料的硬度：

膠料的硬度取決于硫化劑、補強劑、填充劑用量的多少。一般來說，用量多則硫化膠的硬度就高，其壓縮永久變形就小，適全于高硬度的制品;而用量少則硫化膠的硬度就較低，其壓縮永久變形就大，適合于低硬度的制品。應指出的是，硬度高的橡膠制品，其收縮率較小，硬度低的橡膠制品，其收縮率則較大。而85°，以上的高硬度橡膠制品，其收縮率則有所增大。所以在設計配方時應加以考慮。

而補強劑、填充劑(增硬性的)用量中等(適中)的，則其壓縮永久變形居中。

膠料的硫化程度：

膠料的硫化程度決定硫化膠的物理機械性能的高低，也包括壓縮永久變形的大小。一般來說，膠料的硫化程度高，則硫化膠的交聯密度大，硫化膠的網狀結構的空隙小，不容易變形，變形時容易恢復，因此壓縮永久變形就較小;而硫化程度低，則硫化膠的交聯密度小，硫化膠的空間網狀結構的空隙大，受力后容易變形，且伸長率較大，容易變形，不易恢復，因此壓縮永久變形就較大;硫化程度中等，其交聯密度居中，壓縮永久變形則居中。

硫化膠的交聯鍵的類型：

我們知道，膠料的硫化體系不同，硫化膠的交聯鍵的結構就不同，交聯鍵的結構不同，其交聯鍵的鍵能和鍵長就不同，它決定硫化膠的物理力學性能，也決定著受力后的壓縮永久變形。一般來說，交聯鍵的鍵能低的、鍵長越長的，受力后容易變形，變形后的恢復也緩慢，壓縮永久變形就較大;交聯鍵的鍵能高的、鍵長越短的，受力后不易變形，變形后的恢復也較快，壓縮永久變形就較小。如多硫鍵(-C-Sx-)的鍵能低(54千卡/摩爾)，鍵長(2.04×n，A)大，壓縮永久變形大;而碳碳鍵(-C-C-)的鍵能高(84千卡/摩爾)，鍵長短(1.54A)，壓縮永久變形就較小。

下面是不同硫化體系、交聯鍵類型的硫化膠的壓縮永久變形的大小：

硫化體系：

硫黃硫化體系>半有效硫化體系>有效硫化體系>樹脂硫化體系>有機過氧化物硫化體系。

交聯鍵的類型：

多硫鍵(-C-Sx-C-)>雙硫鍵(-C-S-S-C-)>單硫鍵(-C-S-C-)>醚鍵(-C-O-C-)>碳一碳鍵(-C-C-)。

炭黑、填充劑的形狀：

我們知道，為了使橡膠制品獲得優良的物理力學性能，一般要填加一定量的補強劑，以提高硫化膠的拉伸強度、定伸應力、耐磨性等。另外，為了降低生產成本，還需要加入一些能增加體積的填充劑，以增加容積，降低含膠率。但是，補強劑和填充劑的粒子結構、形態，對硫化膠的物理力學性能，特別是壓縮永久變形起著重要作用。如炭黑粒子表面粗糙度大，表面有許多微小孔隙度，容易與混煉膠形成炭黑凝膠(吸留或包容橡膠)，可以提高硫化膠的拉伸強度、定伸應力、硬度、耐磨性能等，其抗壓縮永久變形的能力就大，壓縮永久變形就小。還有，填料的粒子的形態與膠料的相容性好，對硫化膠有某些補強作用，能提高硫化膠的定伸應力，也會降低硫化膠的壓縮永久變形。一般來說，炭黑和填料的粒子形態對硫化膠的壓縮永久變形大小如下：

針狀、紡錘形(碳酸鎂、陶土、含水硅酸鈣等)>片狀粒子(碳酸鈣、滑石粉、石墨等)>園狀球形(各類炭黑、新工藝炭黑等)。

所以，在選擇補強劑炭黑和填充劑時，要根據橡膠制品的不同性能要求來加以選用。如壓出制品，可選擇快壓出炭黑(FEF)，通用爐黑(CPF)和半補強爐黑(SRF)、硬質陶土(軟質陶土的粒徑大，只能增容，不能補強);耐磨的制品，可選擇高耐磨爐黑(HAF)、白炭黑、硬質陶土等。這樣既使硫化膠具有一定的物理力學性能，又具有較低的壓縮永久變形，可以獲得較好的使用效果，使橡膠制品具有較好的使用性能和使用壽命。