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案例背景

      最近客戶做一個防水插頭的密封圈配件。之前一直用硅橡膠做，最近硅膠漲價太離譜，客戶考慮用其他材料替代。在網(wǎng)上搜索了相關資料后，客戶認為用TPE替代硅膠，可行性大些。

案例描述

      跟客戶溝通了相關要求后，認為達到要求有較大難度，但客戶還是抱著試一試的態(tài)度，拿了幾公斤高彈性的TPE材料去試模。做出的產(chǎn)品在測試使用一個月后，會出現(xiàn)一定程度的滲水。拆開插座，發(fā)現(xiàn)TPE密封圈發(fā)生了較明顯的變形，與插座殼體內(nèi)沿有較大縫隙，導致水滲入。

原因解讀

      雖然選用的是彈性模數(shù)較高的TPE牌號，但TPE畢竟是熱塑性的材料，存在較大永久壓縮變形，且耐疲勞性也不是很好。而這個插座產(chǎn)品，實際使用情況是，會經(jīng)常插拔取下，一次工作時長不定，但至少有半小時，甚至幾個小時。為起到防水性，TPE密封圈在產(chǎn)品工作狀態(tài)下一直處于擠壓狀態(tài)，這對密封圈抗壓縮變形是一大考驗，而反復的拔插 ，更容易導致制品耐疲勞性下降。并且使用時受壓時間越長，材料疲勞壓縮永久變形越明顯。

深度剖析

      彈性體或橡膠的壓縮永久變形，本質上是分子鏈發(fā)生了相對位移，一般情況下，彈性體具有良好的彈性恢復性。即彈性體受外力時，只發(fā)生分子鏈團的拉長，外力撤去后，分子鏈會回縮到原來的形狀和位置，不發(fā)生分子鏈的相對位移。但當分子鏈受力過大，或受力時間過長，使得分子鏈團發(fā)生了相對滑移，而無法回復到原來位置，宏觀上表現(xiàn)為應力松弛或者壓縮永久變形。

      對熱塑性彈性體而言，由于分子鏈是二維線性結構。高分子量的彈性體，其彈性模量比較高，受外力作用，分子鏈拉長后回復初始位置的能力比較強。但若外力和時間超過限度，同樣會發(fā)生應力松弛或壓縮永久變形。

      對硫化橡膠或硅膠而言，由于交聯(lián)作用，分子鏈呈網(wǎng)狀結構。外力一般情況下只能使三維網(wǎng)狀的分子鏈發(fā)生拉伸形變，而不會發(fā)生分子鏈的相對移動。外力撤出后，分子鏈能瞬間回復初始形狀。除非硫化橡膠分子鏈發(fā)生老化降解，破壞三維交聯(lián)結構。不然橡膠很難發(fā)生永久變形。

選材建議

      在實際材料應用過程中，如果對材料的耐永久變形要求很高，一般用硫化橡膠或硅橡膠。如果加工受限，需要注塑加工，那可以嘗試采用高分子量的熱塑性彈性體，能適當提升材料的抗壓縮形變性能?；蛘卟捎霉不祗w系橡膠相為硫化交聯(lián)微粒的彈性體材料，可以適當降低壓縮永久變形。具體用什么樣的材料，需要根據(jù)具體產(chǎn)品使用要求而定。