Page 66 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 宋淑媛, 等: 水介质中丁腈橡胶溶胀机理及其对磨粒磨损行为影响 63

含量的增高，丁腈橡胶磨粒磨损量受溶胀的影响程度 e. 同粒径下的磨粒磨损程度整体上表现为角型
降低. 磨粒大于圆型磨粒. 从不同粒型的角度上分析，角型
对比分析图9和图10发现，相比于圆型磨粒磨损 磨粒磨损量受溶胀的影响程度大于圆型磨粒且随丙
表面，角型磨粒磨损凹坑更深并且呈长尖形，磨损表 烯腈含量的增加而增加；丙烯腈含量对溶胀后磨粒磨
面点蚀增多且有大量磨屑残留. 这是由于圆型磨粒作 损的影响角度上，圆型磨粒比角型磨粒受影响更大.
用时磨粒主要以滚动方式进入摩擦副，更利于润滑剂 参 考 文 献
的进入，磨屑随着移动的磨粒及润滑液被带走. 而受
[ 1 ] Flitney R. Seals and sealing handbook[M]. 6th edition, Netherlands:
到粒型的影响，角型磨粒的滑动进入方式及嵌入后的
Elsevier, 2014: 369-474.
尖角形凸起破坏已有润滑膜的同时也影响了后续润
[ 2 ] Shen M X, Peng X D, Meng X K, et al. Fretting wear behaviour of
滑膜的形成，增加磨损程度的同时不利于清除磨屑.
acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) for mechanical seal
溶胀前后丁腈橡胶的磨损情况整体表现为角型 applications[J]. Tribology International, 2016, 93: 419–428. doi:
磨粒磨损的平均摩擦系数及磨损量高于圆型磨粒磨 10.1016/j.triboint.2015.09.029.
损. 不同粒型比较下受溶胀的影响程度角型大于圆 [ 3 ] Wen Shizhu, Huang Ping. Principles of tribology[M]. 3rd edition.
型，且随丙烯腈含量的增加而增大，N18、N26和N41角 Beijing: Tsinghua University Press, 2008: 210-287(in Chinese) [温
型Q 增量分别为圆型的1.05、1.47和1.56倍. 从丙烯腈 诗铸, 黄平. 摩擦学原理[M]. 第三版. 北京: 清华大学出版社,
wc
2008: 210-287].
含量对溶胀影响下的磨损量变化程度上看，圆型磨粒
[ 4 ] Wang Y N, Wang F H, Gao S, et al. Two-dimensional layered
作用下受到的影响更大，表现为溶胀后圆型磨粒磨损
double hydroxides nanoplatelets assembled in situ on SiO 2
三种丙烯腈含量丁腈橡胶间具有更大的Q 增量倍数. nanoparticles for high-performing hydrogenated nitrile butadiene
wc
3 结论 rubber[J]. Composites Science and Technology, 2019, 128: 107742.
doi: 10.1016/j.compscitech.2019.107742.
a. 在水介质中溶胀一定时间范围内，丁腈橡胶的 [ 5 ] Li Y L, Wang S J, Wang Q. A molecular dynamics simulation study
质量和体积变化程度与浸泡时间正相关. 溶胀后橡胶 on enhancement of mechanical and tribological properties of
polymer composites by introduction of graphene[J]. Carbon, 2017,
网络交联结构的破坏和物质溶解导致NBR的质量随
111: 538–545. doi: 10.1016/j.carbon.2016.10.039.
浸泡时间的增加而减少，析出物和孔洞的缺陷出现在
[ 6 ] Yang J, Liu Z L, Cheng Q C, et al. The effect of wear on the
橡胶表层形成明显的溶胀层. 丁腈橡胶受溶胀的影响
frictional vibration suppression of water-lubricated rubber slat
程度随丙烯腈含量的增加而减小. with/without surface texture[J]. Wear, 2019, 426-427: 1304–1317.
b. 受溶胀的影响，丁腈橡胶的硬度随溶胀时间的 doi: 10.1016/j.wear.2018.12.079.
增加而降低，下降程度随丙烯腈含量的增加而减少. [ 7 ] Wang H J, Liu Z L, Zou L, et al. Influence of both friction and wear
溶胀后两种磨粒作用下NBR的平均摩擦系数和磨损 on the vibration of marine water lubricated rubber bearing[J]. Wear,
2017, 376-377: 920–930. doi: 10.1016/j.wear.2017.02.006.
量均增加，两种粒型下最大磨损量Q 增量约为6%.
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[ 8 ] Sare R, Mardel J I, Hill A J. Wear-resistant metallic and elastomeric
丁腈橡胶磨粒磨损量受溶胀的影响程度随着丙烯腈
materials in the mining and mineral processing industries —an
含量的增加而降低.
overview[J]. Wear, 2001, 250: 1–10. doi: 10.1016/S0043-
c. 圆型磨粒作用下，磨粒主要以滚动的方式进入
1648(01)00622-6.
摩擦副，在橡胶表面形成类圆形凹坑状压痕. 溶胀后 [ 9 ] Song S Y, Wang S J, Lv X R, et al. The effect of different initial
橡胶组织的疏松软化导致磨粒压痕加深并伴有脊状 state on the abrasive erosion wear behavior of acrylonitrile-
物形成. 随丙烯腈含量的增高，丁腈橡胶表面磨损形 butadiene rubber[J]. MATEC Web of Conferences, 2017, 110(7):
式由犁削向切削和划擦转变. 1035–1039. doi: 10.1051/matecconf/201711007015.
d. 角型磨粒主要以滑动方式进入并嵌入到橡胶 [10] Shen Mingxue, Li Bo, Rong Kangjie, et al. Effect of abrasive size on
tribological behavior of rubber sealing pair under water-lubricated
表面形成角型嵌入坑，磨粒对橡胶组织进行犁削并形
conditions[J]. Tribology, 2020, 40(0): 252–259 (in Chinese) [沈明
成微裂纹和舌状物. 溶胀后的磨损表面嵌入坑加深且
学, 李波, 容康杰, 等. 水润滑条件下磨粒尺寸对橡胶密封副摩擦
数量增多，脊状凸起可见. 随着丙烯腈含量的增加磨
学行为的影响[J]. 摩擦学学报, 2020, 40(0): 252–259]. doi: 10.16078/
损表面嵌入坑更小且溶后磨损脊状形貌变窄. 由于角 j.tribology.2019177.
型磨粒不利于润滑膜的形成，磨损表面有大量磨屑残留. [11] Dong C L, Yuan C Q, Bai X Q, et al. Study on wear behaviours for