撕裂强度作为橡胶材料在使用过程中抵抗裂纹扩展能力的重要指标，直接关系到橡胶制品的耐久性、安全性和服务寿命。无论是密封件、轮胎、胶管、避震件还是减震垫，良好的撕裂性能都是质量控制与配方优化的重要方向。

本文将从撕裂机制、配方设计、原材料选择、混炼工艺、硫化系统、填料体系等多个维度，为广大橡胶质量人员、工艺人员、研发人员及生产技术人员提供一份系统性“提高橡胶撕裂强度”的实操指南。

一、撕裂的本质与测试方法差异

撕裂可以分为两个阶段：撕裂起始和撕裂扩展。在实际应用中，橡胶材料在微缺陷处首先发生应力集中，形成裂口，随后在交变载荷下不断扩展，最终导致材料断裂失效。

需要注意的是：标准撕裂测试（如Trouser Tear、Graves Tear）并不完全模拟实际工况下的撕裂模式。因此，在配方优化时，不仅要关注实验数据，更要结合具体使用场景（如剪切、磨耗、撕裂方向）进行调整。

二、橡胶撕裂强度的提升路径解析

1. 混炼过程中的分散控制

良好的填料分散对于提高撕裂强度至关重要。尤其是炭黑或白炭黑的分散程度，直接影响应力分布和缺陷点形成：

• 提高分散质量：优化Banbury密炼时间与温度曲线，提升剪切效率。

• 使用母胶料技术：如将炭黑通过球磨预分散加入天然胶乳后再凝固混炼，比传统混炼法更能提升撕裂强度。

• 避免杂质污染：如混入尘土、铁屑或硫化死胶等会形成应力集中源，显著降低撕裂性能。

2. 橡胶相的相态分布与相容性

橡胶共混体系中，不同相的分布及填料的分散位置影响撕裂强度。例如：

• NR/BR共混中，如将高结构炭黑集中分散于NR相（高结晶相），撕裂强度提升更明显；

• SBR/BR体系中，适度增加SBR相比例并优化填料在SBR中的分散，也有助于提高撕裂性能；

• 相反，若炭黑过量集中于低强度的BR相，可能适得其反，导致性能下降。

3. 交联结构优化：硫化系统与致密度调整

硫磺硫化：

• 高硫低促体系往往比低硫高促体系拥有更好的撕裂强度；

• 控制交联致密度：不是越高越好，撕裂性能在中等交联度（避免“过硫”）下表现更佳；

• 适当添加抗返原剂（如HTS和BCI-MX）可在高温厚制品中提升抗撕裂表现。

过氧化物硫化：

• 加入金属型共剂（如Saret® 634锌二甲基丙烯酸酯）有助于提升撕裂强度；

• 降低硫化温度、延长硫化时间，有时也有利于撕裂性能提升；

• 调整共剂与主剂比例（如提高MBCA比例至105%理论值）可调节链段结构，增强抗撕裂。

三、橡胶基体的选择与结构优化

天然橡胶（NR）和异戊橡胶（IR）：

• 高顺式含量（>96%）的IR因应变结晶能力强，撕裂强度更佳；

• NR因结晶性、强度本身优越，常作为增强相使用。

聚氨酯（PU）：

• PU因其极强的抗撕裂与抗切割性，在高强度要求场合表现出色；

• 二元体比例调节（预聚体与扩链剂比例，如105%）可显著优化撕裂性能；

• 芳香族二醇扩链剂（如HQEE）形成的硬段有助于形成耐撕裂结构域。

特种橡胶：

• XNBR：含羧基的丁腈橡胶在加锌交联下可形成“离子交联”，大幅提升撕裂强度；

• CPE：提高氯含量的CPE通常撕裂强度更高；

• SBR：适当提升结合苯乙烯含量有利于提高撕裂与疲劳寿命（视填料体系不同有差异）；

• CR（氯丁橡胶）：G型氯丁表现出更佳的撕裂强度。

四、填料体系与增强材料的运用

炭黑（Carbon Black）：

• 使用低结构、较高比表面积的品种（如N110）可提升撕裂强度；

• 填料用量需“适量” —— 过多反而产生脆性，降低撕裂；

• 高结构炭黑（如N330）分散困难、应力集中多时反而削弱性能；

• 在某些配方中，如CR基体，选择粗颗粒高结构炭黑（如N765）更优。

白炭黑（Silica）：

• 与炭黑相比，沉淀法白炭黑配合偶联剂（如硅烷）在高填充下可显著提高撕裂强度；

• 添加芳香类增粘树脂（如Staybelite、Cumar）有可能与白炭黑发生“弱耦合”，进一步提升性能；

• 白炭黑应用在EPDM黑侧墙中，可同时提升耐撕裂、抗臭氧老化和抗切口增长性能。

其它无机填料：

• 滑石粉（微细粒径型）可通过“裂纹转向”机制提高撕裂与抗切割能力；

• 纳米黏土、碳纳米管：形成纳米复合结构，增强撕裂并降低热生成；

• 针状填料如硅灰石（Wollastonite）在高温撕裂工况表现优异；

• 短纤维增强（如Kevlar、尼龙、棉纤维等）：添加5 phr以内可提升横向撕裂强度；

• 电子束双网络技术：轻度预硫化后拉伸再二次硫化，形成定向网络，可显著增强撕裂性能。

五、材料改性与配方创新

• 使用可加工型PU作为助剂加入常规橡胶（如SBR、EPDM）中，具有增强撕裂能力的“共混改性”效果；

• 在EPDM中加入富勒烯C60形成纳米复合结构，在紫外照射下可显著增强撕裂强度；

• 回用粉碎胶粉（GTR）添加回基体中，能改善撕裂而牺牲部分拉伸性能；

• 采用离子交联（如ZnO交联含羧基橡胶）形成纳米级别交联点，提高撕裂且不牺牲其他力学性能。

提高橡胶的撕裂强度是一个多因素协同的系统工程，涵盖原材料选择、填料种类与用量、共混工艺、硫化体系优化、助剂协同以及结构控制等多个环节。对于不同的应用场景，应结合具体工况、性能平衡和加工可行性进行全局优化。