橡胶的扯断理论

橡胶拉断破坏现象与刚体材料的破坏现象有根本的差异，这是由橡胶材料所特有的大分子结构和粘弹性质所决定的。因此，温度、断裂形变速度及网构状态对其拉断破坏现象都有明显的影响。

        采用显微摄影术观察软质网构橡胶拉伸破坏行为。当在恒速缓慢拉伸过程，如图5一18所断裂位置示开始在A部位出现应力集中现象，以致在A部位产生与外力垂直方向的微小裂口。由于分子结构的这种局部破坏，使裂口周围紧张状态的分子结构，得到松驰。结果集中于A部位周围的能量得到分散。致使A部位的裂口停止发展。继续拉伸，又可能在B部位出现应力集中现象，继之，在这个部位又以相同形式产生微小裂口。所以缓慢拉伸时，在橡胶试片表面上会先后出现许多这种微小裂口。在拉仲后期，应力最后集中于D部位较大裂口处，使裂口维续扩大，致使试片断裂。

        试片拉伸时，裂口的增大是在裂口两端产生了丝状结构，这是由于裂口两端的大分子链段发生移动所致。这种移动过程使丝状结构最后被拉断。
        丝状结构的产生和拉断与橡胶的网构密度、温度、形变速度有密切关系。实验表明，网构密度小、温度高、拉伸速度低，更有利于形成丝状结构。
        采用扫描电镜观察橡胶试片的拉伷断裂截而，存在有破坏的核。观察已知，这些破坏核是引起裂口的中心。它们可以是炭黑、氯化锌等配合剂的结块或是其他聚合物、沙粒等异物或分散不良的并用橡胶组份以及气泡等，由于这些物质的存在，很易在破坏核周围产生应力集中，导至大分子结构的破坏，以至产生小裂口。
        1、拉伸速度对橡胶拉断破坏现象的影响
实验结果表明，橡胶试样快速拉伸所产生的快速拉断，试样来不及先从缺陷处产生裂口，而是直接发生断裂破坏。但慢速拉伷缓慢拉断，就有如前所述的破坏过程。前者类似刚体材料的破坏现象。
        此外，拉伸速度对试样拉断面形态有明显影响，软质丁苯硫化胶试样，于不同拉伸速度下，试样拉断截面有不同的粗糙度，拉伷速度越大，拉断截面光滑区城越大，即祖糙度越小。反之，能够增大粗慥区域。实际实验时，采用的拉伸速度都是属于快速范围，试样拉断截面都有较大的光滑区域。
        拉断截面的粗糙程度，决定于网构中锥段受力和断裂行为。当试样拉伸时，断裂部位网构链段受力不均，拉断的瞬间，拉断截面上各点的破坏，不是同时发生，即破坏程度不同，在拉断的截面上，就出现粗糙现象。这种拉伸破坏称为高弹性拉伸破坏。反之，拉伸速度快，破坏瞬间，胶表现了低弹性或硬脆性。此时，拉伸应力集中，来不及分散，当某处超过极限应力，即产生脆性断裂，在破坏截面上，同时发生拉断，在截面上出现较大的光滑区域，这种破坏称之脆性破坏。
        2、温度和网构对橡胶拉斷破坏现象的影响
        温度对橡胶拉伸断裂现象也有很大影响。在玻璃化温度Tg以上，高弹性温度范围，较慢的拉伸速度下，拉断截面表现有大面积的粗糙区域。在温度Tg以下时，橡胶呈现脆硬状态，此时的拉断完全是脆性破坏，出现大面积的光滑区域。
        另外，橡胶网构密度越大，弹性摸量越高，拉断破坏时，断裂截面的粗糙区域越小，而光滑区域越大，反之有相反现象。拉伸断裂现象也与橡胶分子结构中含有的极性基团有关，含有极性基团越多，分子间力越强，试样断裂截面具有较大的光滑区域。例如，非极性橡胶以较快速拉仲（经过几分钟），拉断截面就出现明显粗糙区域，而丁睛橡胶（含30％丙烯腈），在20℃下经过3小时的缓慢拉伸，拉断面才出现粗糙区域。