O型圈在使用過程中會受到反復(fù)交變的應(yīng)力作用，會使橡膠材料的結(jié)構(gòu)或者性能發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為疲勞。隨著疲勞的反復(fù)進(jìn)行，會導(dǎo)致橡膠材料的破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。疲勞破壞的機(jī)理比較復(fù)雜，可能包括熱降解、氧化、臭氧侵蝕以及通過裂紋擴(kuò)展等方式的破壞。疲勞破壞嚴(yán)格說來是一種力學(xué)過程，橡膠在周期性多次往復(fù)變形下，材料中產(chǎn)生的應(yīng)力松弛過程，往往在變形周期內(nèi)來不及完成，結(jié)果使內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力來不及分散，便可能集中在某些缺陷處（如裂紋、弱鍵等），從而引起斷裂破壞。此外，由于橡膠是一種粘彈體，它的變形包括可逆的彈性形變和不可逆的塑性形變。在周期形變中，不可逆形變產(chǎn)生的滯后損失的能量會轉(zhuǎn)化為熱能，使材料內(nèi)部溫度升高，而高分子材料的強(qiáng)度一般都隨溫度的上升而降低，從而導(dǎo)致橡膠的疲勞壽命縮短。另一方面，高溫促進(jìn)了橡膠的老化，亦促進(jìn)了橡膠疲勞破壞的過程。黑色橡膠圈
針對O型圈在使用過程中疲勞破壞這一現(xiàn)象，普力克公司設(shè)計了耐疲勞橡膠的配方，下面就為您簡單介紹一下耐疲勞配方：
生膠的種類是耐疲勞破壞的主要因素，主要表現(xiàn)在如下幾個方面。
- 玻璃化溫度低的橡膠耐疲勞性較好，因?yàn)椴ＡЩ瘻囟鹊偷南鹉z，其分子鏈柔順，易于活動，分子鏈間的次價力弱
- 有極性基團(tuán)的橡膠耐疲勞性差，因?yàn)闃O性基團(tuán)是形成次價鍵的原因。
- 分子內(nèi)有龐大基團(tuán)或側(cè)基的橡膠，耐疲勞性差，因?yàn)辇嫶蠡鶊F(tuán)或側(cè)鏈的位阻大，有阻礙分子沿軸向排列的作用。
- 結(jié)構(gòu)序列規(guī)整的橡膠，容易取向和結(jié)晶，耐疲勞性差。、黑色橡膠圈
對天然橡膠和丁苯橡膠以多次拉伸的方式，進(jìn)行了疲勞破壞試驗(yàn)。拉伸應(yīng)變小時，NR的疲勞壽命比SBR的小，這是因?yàn)槎”较鹉z的玻璃化溫度高于天然橡膠，其分子的應(yīng)力松弛機(jī)能在此時占支配地位；拉伸應(yīng)力變大時，NR 的疲勞壽命比SBR的大。其原因在于天然橡膠具有拉伸結(jié)晶性，此時阻礙微破壞擴(kuò)展占了支配地位。所以在低應(yīng)變區(qū)域，玻璃化溫度較高的丁苯橡膠，其耐疲勞破壞性優(yōu)于天然橡膠；而在高應(yīng)變區(qū)域，具有拉伸結(jié)晶性的天然橡膠的耐疲勞破壞性較好。可見，NR適合大應(yīng)變振幅制品，而SBR適合小應(yīng)變振幅的制品以及壓縮制品。
交聯(lián)劑的用量與疲勞條件有關(guān)，對于負(fù)荷一定的疲勞條件來說，應(yīng)增加交聯(lián)劑的用量。這是因?yàn)榻宦?lián)劑用量越大，交聯(lián)密度就越大，承擔(dān)負(fù)荷的分子鏈數(shù)目增多，相對每一條分子鏈上的負(fù)荷也相應(yīng)減輕，從而使耐疲勞破壞性能提高。而對于應(yīng)變一定的疲勞條件來說，應(yīng)減少交聯(lián)劑的用量，因?yàn)樵趹?yīng)變一定的條件下，交聯(lián)密度增大，會使每一條分子鏈的張緊度增大，其中較短較短分子鏈就容易被扯斷，結(jié)果使耐疲勞破壞性下降。
填料的類型和用量對硫化橡膠耐疲勞破壞性的影響，子啊很大程度上取決于硫化膠的疲勞條件。選用結(jié)構(gòu)性較高、補(bǔ)強(qiáng)性好的炭黑，炭黑粒子周圍易產(chǎn)生較多的稠密橡膠相，可提高硫化膠的耐疲勞破壞性。在應(yīng)變一定的疲勞條件下，增加炭黑用量，耐疲勞破壞降低，而在應(yīng)力一定的條件下，增加炭黑用量耐疲勞破壞性提高。活性大、補(bǔ)強(qiáng)性好的炭黑可提高天然橡膠、異戊橡膠。丁苯橡膠硫化膠的抗裂口擴(kuò)展強(qiáng)度。在白色填料中，白碳黑可以提高硫化膠的耐疲勞破壞性能。與橡膠沒有親和性的填充劑對硫化膠的耐疲勞破壞性有不良的影響，惰性填料的粒徑越大，填充量越大，硫化膠的耐疲勞性越差。
軟化增塑劑大都降低拉伸強(qiáng)度及機(jī)械損耗，通?？山档土蚧z的耐疲勞破壞性，尤其是粘度低、對橡膠有稀釋作用的軟化增塑劑，會降低橡膠的玻璃化溫度，對拉伸結(jié)晶不利，因而會對耐疲勞破壞性能產(chǎn)生不良影響。但是反應(yīng)型軟化增塑劑則能增強(qiáng)相交分子的松弛特性，使拉伸結(jié)晶更容易，反而能提高耐疲勞破壞性。因此在耐疲勞破壞配方設(shè)計時，應(yīng)盡可能選用稀釋作用小的粘稠性軟化增塑劑，或選用能增強(qiáng)橡膠松弛特性的反應(yīng)型軟化增塑劑。
關(guān)于軟化增塑劑的用量，膠料的溫度升高，加速熱老化，力的作用降低氧化活化能，從而降低疲勞壽命。以不飽和橡膠為基礎(chǔ)的硫化膠，在空氣中的耐疲勞破壞性比在真空中低，這說明氧化對疲勞破壞有加速促進(jìn)作用。另外由于硫化膠的疲勞破壞發(fā)生在局部表面，因此加入能在硫化膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)迅速遷移的防老劑，對硫化膠的長時間疲勞可起到有效的防護(hù)作用。但此時應(yīng)防止防老劑從制品表面上揮發(fā)或被介質(zhì)洗掉。為提高其防護(hù)作用的持久性，建議采用芳基烷基和二烷基對苯二胺。防老劑的防護(hù)效果還與硫化體系有關(guān)，它對硫磺硫化膠防護(hù)效果好，而對過氧化物硫化膠的防護(hù)效果差。當(dāng)防老劑使用適宜時，天然橡膠硫化膠的臨界撕裂可能增加一倍。
