壓縮永久變形和回彈性是決定橡膠材料在長期受力環境中性能的兩個關鍵因素。
一、壓縮永久變形
橡膠材料在受到一定的壓縮應力後,保持一定時間,當去除應力後,不能恢複到原來形狀的現象稱為壓縮永久變形。它是衡量橡膠在壓縮狀態下彈性恢複能力的一個重要指標。
應用場景中的重要性:在密封製品(如橡膠密封圈)的應用中,壓縮永久變形是一個關鍵性能指標。如果密封圈的壓縮永久變形過大,在長時間受壓後不能恢複到原來的形狀,就會導致密封性能下降,出現泄漏問題。例如,在汽車發動機的密封係統中,橡膠密封圈需要承受高溫、高壓和長期的壓縮,如果其壓縮永久變形不符合要求,發動機的冷卻液或潤滑油就可能泄漏,影響發動機的正常運行。
二、回彈性
回彈性是指橡膠材料在受到外力變形後,當外力去除後能夠恢複原來形狀和尺寸的能力,通常用回彈率來表示。回彈率越高,說明橡膠的彈性越好。
應用場景中的重要性:在輪胎等減震和緩衝應用中,回彈性至關重要。輪胎在行駛過程中會不斷地受到路麵的衝擊力,良好的回彈性可以使輪胎快速恢複形狀,減少能量損失,提高行駛的舒適性和燃油經濟性。同時,在體育用品如籃球、網球等橡膠製品中,回彈性好可以提供更好的彈性性能,滿足運動的需求。例如,籃球的回彈性好可以使球在地麵反彈時達到合適的高度,提高比賽的觀賞性和運動員的體驗。
三、壓縮永久變形與回彈性的相互關係
1、相互關聯的本質
壓縮永久變形和回彈性都與橡膠材料的彈性恢複能力緊密相關。回彈性主要體現橡膠在去除外力後恢複原始形狀的能力,而壓縮永久變形則是衡量橡膠在壓縮後不能恢複部分的程度。從本質上講,它們是從不同角度描述橡膠材料在受力 - 恢複過程中的表現。
2、相互影響機製
回彈性對壓縮永久變形的影響:回彈性好的橡膠材料,在受到壓縮力後,分子鏈能夠快速且有效地恢複到原來的狀態,使得壓縮永久變形相對較小。例如,高彈性的天然橡膠,其分子鏈柔順且具有良好的彈性恢複能力。當受到一定的壓縮時,分子鏈在壓力去除後能夠迅速地重新排列,從而減少了不能恢複的變形部分,即降低了壓縮永久變形。
壓縮永久變形對回彈性的影響:如果橡膠材料的壓縮永久變形較大,說明其在壓縮過程中分子鏈發生了不可逆的變形,如分子鏈的斷裂、過度交聯或物理結構的破壞等。這會導致橡膠材料的彈性恢複能力下降,進而回彈性變差。例如,當橡膠材料在高溫、高壓力下長時間壓縮,產生較大的壓縮永久變形後,再次受到較小的外力時,其回彈的程度會明顯降低,因為其內部結構已經遭到一定程度的損壞,無法像原始狀態那樣有效地恢複形狀。
四、結論
在橡膠製品的實際應用中,這兩個性能指標需要綜合考慮。以橡膠減震器為例,它既需要有良好的回彈性來快速恢複形狀以應對連續的震動衝擊,又需要控製壓縮永久變形,避免因為長時間的壓縮而失去減震效果。如果回彈性差,減震器在受到震動後不能及時恢複形狀,就無法有效地吸收下一次震動;而如果壓縮永久變形過大,減震器在使用一段時間後就會出現明顯的形狀改變,導致減震性能下降甚至失效。