研究橡膠材料在不同溫度環(huán)境下的性能變化成為橡膠科研領(lǐng)域的主要研究方向。由于橡膠的性能與溫度密切相關(guān)，在超過(guò)常溫條件下，橡膠的分子鏈柔軟度增加，硬度降低，彈性提高;但是當(dāng)溫度升高到100℃以上時(shí)，橡膠的強(qiáng)度明顯減弱，因?yàn)榉肿渔渻?nèi)部開(kāi)始老化斷裂;而在溫度降低時(shí)，橡膠則變得更硬、更脆，彈性下降。實(shí)際應(yīng)用中的橡膠制品往往不只是在常溫下使用，而是面臨高溫或低溫的考驗(yàn)。通過(guò)綜合分析技術(shù)，可以有效地模擬制品在實(shí)際使用環(huán)境下的質(zhì)量和性能。

1、有效彈性/滯后損失測(cè)試是一種高低溫循環(huán)測(cè)試方法。

通過(guò)對(duì)橡膠在不同溫度下進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、有效彈性和滯后損失的考察，可以綜合評(píng)估制品的粘彈性和阻尼效果。使用高低溫材料試驗(yàn)機(jī)可以研究橡膠的這些性能。下面是用高低溫材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試的橡膠在0℃、常溫和100℃下的有效彈性和滯后損失的結(jié)果。滯后損失是指橡膠在變形和恢復(fù)的周期內(nèi)所吸收的能量與恢復(fù)過(guò)程中所放出的能量之差，可借此考察多次有效彈性和滯后損失來(lái)評(píng)估動(dòng)態(tài)橡膠密封制品的阻尼特性或減震效果。從圖1可以看出，不同溫度下的橡膠的粘彈性滯后情況是不同的。溫度越低，阻尼效果越好。

2、高低溫疲勞測(cè)試是一種用來(lái)測(cè)試材料在極端溫度條件下的疲勞強(qiáng)度的方法。這種測(cè)試可以幫助確定材料在長(zhǎng)期使用中是否會(huì)出現(xiàn)疲勞失效，以及在何種條件下可能發(fā)生疲勞破壞。在測(cè)試中，材料會(huì)在高溫和低溫環(huán)境下交替受力，以模擬實(shí)際使用中的溫度變化。通過(guò)觀察材料在測(cè)試過(guò)程中的變形和破壞情況，可以評(píng)估其抗疲勞能力和可靠性。這種測(cè)試對(duì)于金屬、塑料、橡膠等材料的疲勞性能研究非常重要，可以幫助提高產(chǎn)品的使用壽命和質(zhì)量。

動(dòng)態(tài)橡膠制品，例如輪胎，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各個(gè)部位所受的動(dòng)態(tài)力不同。輪胎的胎面會(huì)被反復(fù)壓縮，而胎側(cè)和胎肩則會(huì)被反復(fù)拉伸和撓曲。針對(duì)不同類(lèi)型的疲勞，高鐵儀器將橡膠的動(dòng)態(tài)疲勞特性與溫度環(huán)境相結(jié)合，推出了多款高低溫疲勞試驗(yàn)機(jī)，例如高低溫德莫西亞屈撓疲勞試驗(yàn)機(jī)和高低溫拉伸疲勞試驗(yàn)機(jī)等。這些試驗(yàn)機(jī)的溫度范圍可調(diào)，達(dá)到-50℃至+150℃，以滿(mǎn)足不同環(huán)境下的測(cè)試需求。圖2顯示了相同配方的膠料在不同溫度下的裂口擴(kuò)展情況。過(guò)高或過(guò)低的溫度均會(huì)加速屈撓裂口的擴(kuò)展速率。

3、蠕變和應(yīng)力松弛是描述材料在高低溫下的性能表現(xiàn)的重要指標(biāo)。他們可以衡量材料的可靠性和穩(wěn)定性。

橡膠密封和減震制品是一類(lèi)廣泛應(yīng)用的橡膠制品。由于橡膠具有粘彈性，因此使用過(guò)程中，這類(lèi)制品的某些機(jī)械性能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致橡膠制品發(fā)生蠕變或應(yīng)力松弛，從而影響其使用性能。

蠕變是指在一定溫度和持續(xù)外力作用下，材料形狀隨時(shí)間逐漸發(fā)生較大變化的現(xiàn)象。這是一種隨時(shí)間非線性變化的力學(xué)松弛過(guò)程。橡膠的蠕變性能是材料尺寸穩(wěn)定性和長(zhǎng)期負(fù)載能力的體現(xiàn)。應(yīng)力松弛是指在一定溫度和持續(xù)應(yīng)變作用下，材料的應(yīng)力隨時(shí)間逐漸減小的現(xiàn)象。這也是一種隨時(shí)間非線性變化的過(guò)程。橡膠的應(yīng)力松弛性能能特別反映橡膠密封制品的緊固力持久性。

蠕變和應(yīng)力松弛的性質(zhì)是與溫度相關(guān)的，我們可以使用高低溫蠕變及應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)來(lái)進(jìn)行測(cè)定。從圖3中可以看出，在不同溫度條件下，蠕變量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。隨著溫度的升高，蠕變量增加，也即蠕變速率加快;與蠕變性能類(lèi)似，應(yīng)力松弛性能也與溫度有關(guān)，溫度升高，應(yīng)力松弛速率也變快。