碳纤维/橡胶复合材料蠕变性能研究杨雪梅（燕山大学材料化工学院，秦皇岛066004）研究了碳纤维对橡胶蠕变性能的影响。结果表明：在相同的温度和恒定的压力下，碳纤维的含ft越高、橡胶的硬度越大，应力松弛速率越小，橡胶的抗蠕变能力越强：碳黑能改善橡胶的蠕变性能。

　　橡胶在室温上下很宽的温度范围内具有优越的弹性、很好的柔软性、优异的抗疲劳性、很高的耐磨性、电绝缘性和不透气性以及耐腐蚀、耐高温、耐低温等特殊性能，广泛用于轮胎、胶管、密封材料等领域⑴。然而，由于在橡胶中大分子堆砌紧密，分子链间相互缠结，使其抗蠕变能力较低，这直接影响产品尺寸的稳定性和持久性。碳纤维具有高比模量、高比强度等一系列优异性能，可直接用作耐蚀性气体和液体的高温滤材、高温绝热材料、催化剂载体以及用作离心泵、齿轮泵、搅拌器及各种阀门的轴封材料，现已广泛用于航天、能源、交通、化工等领域。本文以短切碳纤维加人橡胶中，制备出碳纤维胶复合材料，对该材料的蠕变性能进行研究。

　　这种随机分布、相互搭结的碳纤维在橡胶中形成骨架，阻碍其周围高分子链的移动，提高抗蠕变能力。

　　随着碳纤维含量的提高，纤维之间的搭结点数目增加，致使纤维在橡胶基体中形成网状结构。这种网状结构的存在，对周围高分子链的移动起到很好的阻碍作用。故随着碳纤维含量的增加，碳纤维/胶复合材料的抗蠕变性能提高。

　　2.3补强剂对蠕变性能的影响加人碳黑补强剂后，由于碳黑的聚熔体形态复杂，杂叉多，内部空隙大，当与橡胶混合后，形成的吸流橡胶多；由于碳黑聚融体能阻碍被吸流的橡胶分子链变形，因而对硫化胶的硬度等性能的提高有显著贡献。由于能使像胶的硬度提高，因此也提高了螺变性能C 2.4应力松弛与蠕变的关系如所示，应力随时间的延长逐渐衰减，其原因是由于橡胶内部呈卷曲并相互缠接的大分子在试样被快速压缩的瞬间，沿着外力被迫卷缩，与此同时产生内应力，与外力抗衡，使大分子结缠结，大分子间产生相对位移，应力逐渐消除。

　　参照Maxwell的应力松驰模型，当橡胶被拉力迅速拉至定长后，应力松驰过程如下：在外力作用的瞬间，由于内部粘潘阻力作用，仅使橡胶很快被拉长并产生应力，此时，橡胶内部处于应力不平衡状态。随着时间的延续，橡胶内部呈卷曲并相互缠结的大分子在应力作用下慢慢拉开，大分子间产生相对位移，导致橡胶在总形变恒定的情况下应力逐渐衰减。因为橡胶具有粘弹性，当其受力时有粘de粘由于弹=弹，de二de弹其中为应力，e为应变。

　　所以有Lna由此式可以看出，橡胶抗蠕变能力越高，应力松弛速率越小。加人碳纤维后，由于其高模量，提高了橡胶的弹性模量，因此也使得复合材料的应力松弛速率减小。

　　3结论橡胶的抗蠕变能力随着硬度的增加而提高。

　　增加复合材料中碳纤维含量，有助于提高其抗蠕变性能。

　　加人碳黑，能提高橡胶的抗蠕变性能。

　　应力松弛速率越小，橡胶抗蠕变能力越强。：