橡胶回弹性能测试技术综述

摘要

本文系统介绍了橡胶回弹性能测试的原理、方法、标准及应用。橡胶回弹性能是衡量其动态力学性能的重要指标，直接影响减震、密封等应用效果。文章详细阐述了回弹测试的常用方法、影响因素以及测试结果的分析与应用，为橡胶材料研发和质量控制提供参考。

1. 引言

橡胶材料因其粘弹性特性而被广泛应用于减震、密封、轮胎等领域。回弹性是橡胶材料在受到冲击或变形后恢复原状的能力，是评价其动态力学性能的关键指标。准确测试橡胶回弹性能对于材料选择、产品设计和质量控制具有重要意义。

2. 橡胶回弹测试原理

橡胶回弹性的本质是材料在动态载荷下将机械能转化为热能的能力，这种能量耗散特性通常用回弹率表示：

回弹率(%) = (回弹高度/下落高度) × 100%

理想弹性体的回弹率为100%，而实际橡胶材料由于内部分子链段的摩擦和粘性阻力，回弹率通常低于此值。

3. 常用测试方法

3.1 落锤回弹法：（ASTM D2632）

测试原理：
将规定质量的钢锤从固定高度自由落下，撞击橡胶试样表面后测量其回弹高度。

设备要求：

• 落球装置：钢锤(质量约28g)

• 落下高度：400m

• 试样厚度：12.5mm

测试步骤：

1. 制备标准试样

2. 释放钢锤从指定高度(通常400mm)

3. 测量回弹高度

4. 重复测试至少3次取平均值

   
   

5. 3.2 摆锤回弹法（ASTM D7121, ISO 4662）

6. 测试原理：
   利用摆锤冲击试样，通过测量摆锤回弹角度计算回弹率。

7. 设备特点：

8. 摆锤长度通常为300-400mm

9. 冲击速度1-2m/s

10. 可测试不同硬度范围的橡胶

11. 测试优势：

12. 适用于较薄的试样

13. 4. 影响测试结果的关键因素

14. 4.1 材料因素

15. 橡胶种类(NR、SBR、BR等)

16. 填料类型和含量(炭黑、白炭黑等)

17. 交联密度

18. 老化程度

19. 4.2 测试条件

20. 温度(影响显著，需严格控制)

21. 湿度(对某些橡胶有影响)

22. 试样厚度和尺寸

23. 冲击速度或频率

24. 4.3 设备因素

25. 传感器精度

26. 能量损失(空气阻力、摩擦等)

27. 试样夹持方式

28. 可模拟实际使用中的冲击条件

4. 影响测试结果的关键因素

4.1 材料因素

• 橡胶种类(NR、SBR、BR等)

• 填料类型和含量(炭黑、白炭黑等)

• 交联密度

• 老化程度

4.2 测试条件

• 温度(影响显著，需严格控制)

• 湿度(对某些橡胶有影响)

• 试样厚度和尺寸

• 冲击速度或频率

4.3 设备因素

• 传感器精度

• 能量损失(空气阻力、摩擦等)

• 试样夹持方式

5. 测试标准比较

6. 测试结果分析与应用

6.1 数据解读

• 高回弹率(>70%)：适用于减震要求高的场合

• 中等回弹率(40-70%)：平衡弹性和阻尼

• 低回弹率(<40%)：适用于能量吸收应用

6.2 典型应用领域

• 轮胎行业：优化胎面配方，平衡滚动阻力和抓地力

• 减震制品：选择适当回弹性的橡胶材料

• 密封件：评估长期压缩后的恢复能力

• 运动器材：设计所需的能量返回特性

6.3 与其他性能的关联

• 回弹率与动态生热呈负相关

• 与耐磨性有一定正相关性

• 与低温性能密切相关

7、结论

橡胶回弹性能测试是评价材料动态力学行为的重要手段。选择合适的测试方法、严格控制测试条件、正确解读测试结果，对于橡胶产品的研发和应用具有重要指导意义。随着测试技术的进步，回弹性能评价将更加精确和全面，为橡胶材料的设计和优化提供更可靠的数据支持