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tpe材质密封圈变形不防水问题解读
作者/来源:jealxd   发表时间:2021-10-13 11:30:56
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    案例背景

    最近客户做一个防水插头的密封圈配件。之前一直用硅橡胶做,最近硅胶涨价太离谱,客户考虑用其他材料替代。在网上搜索了相关资料后,客户认为用tpe替代硅胶,可行性大些。

    案例现状

    跟客户沟通了相关要求后,认为达到要求有较大难度,但客户还是抱着试一试的态度,拿了几公斤高弹性的tpe材料去试模。做出的产品在测试使用一个月后,会出现一定程度的渗水。拆开插座,发现tpe密封圈发生了较明显的变形,与插座壳体内沿有较大缝隙,导致水渗入。

    原因解读
  
    虽然选用的是弹性较高的tpe牌号,但tpe毕竟是热塑性弹性体材料,存在较大永久压缩变形,耐疲劳性也不是很好。而这个插座产品,实际使用情况是,会经常插拔取下,一次工作时长不定,但至少有半小时,甚至几个小时。为起到防水性,tpe密封圈在产品工作状态下一直处于挤压状态,这对密封圈变形后的恢复是一大考验,而反复的拔插 ,容易导致发生永久变形,因tpe材料耐疲劳性也不是很好。 并且使用时受压时间越长,材料疲劳压缩永久变形越明显。

    深入剖析
   
    弹性体或橡胶的压缩永久变形,本质上是分子链发生了相对位移,一般情况下,弹性体具有良好的弹性恢复性。即弹性体受外力时,只发生分子链团的拉长,外力撤去后,分子链会回缩到原来的形状,不发生分子链的相对位移。但当分子链受力过大,或受力时间过长,使得分子链团发生了相对滑移,而无法回复到原来位置,宏观上表现为应力松弛或者压缩永久变形。

    对热塑性弹性体而言,由于分子链是二维线性结构。高分子量的弹性体,其弹性模量比较高,受外力作用,分子链拉长后回复初始位置的能力比较强。但若外力和时间超过限度,同样会发生应力松弛或压缩永久变形。
    对硫化橡胶或硅胶而言,由于交联作用,分子链呈网状结构。外力一般情况下只能使三维网状的分子链发生受力拉伸形变,而不会发生分子链的移动,外力撤出后,分子链能瞬间回复初始形状。除非硫化橡胶分子链发生老化降解,破坏三维交联结构。不然橡胶很难发生永久变形。

    选料建议

    在实际材料应用过程中,如果对材料的耐永久变形要求很高,一般用硫化橡胶或硅橡胶。高分子量的热塑性弹性体,只能适当提升材料的抗压缩形变性能。具体用什么样的材料,需要根据具体产品使用要求而定。

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