Effect of crosslink type on the fracture of natural rubber vulcanizates

Abstract

The effect of the chemical nature of the crosslinks on the fatigue crack growth behavior of filled natural rubber has been investigated. By varying the ratio of sulfur to accelerator, the relative amounts of polysulfidic to monosulfidic crosslinks was controlled. Carbon-carbon crosslinking was introduced via peroxide cure. All elastomers tested were prepared at the same number average crosslink density as confirmed by equilibrium swelling and modulus measurements. At the same crosslink density, polysulfidic crosslinks were most resistant to fatigue over the range of tearing energies investigated. Vulcanizates with primarily monosulfidic crosslinks exhibited lower cut growth rates than peroxide cured specimens, although the monosulfidic network strength may have been enhanced by the presence of some polysulfidic crosslinks.

Résumé

On a étudié l'effet de la nature chimique des liaisons dans le caoutchouc naturel sur son comportement à la propagation des fissures de fatigue. On contrôle la quantité relative de liaisons polysulfurées par rapport aux liaisons monosulfurées en faisant varier le rapport soufre-accélérateur de réaction. Par une vulcanisation sous peroxyde, on peut introduire des liaisons C-C. Tous les élastomères soumis à essais ont été préparés une même valeur moyenne de densité de liaisons, ce qui est confirmé par le gonflement à l'équilibre et par des mesures de module. A même densité de liaison, les liaisons polysulfurées se révèlent les plus résistantes en fatigue, sur la gamme des énergies d'arrachement étudiée. Des composants vulcanisés à liaisons principalement monosulfuruées ont montré des vitesses de croissance d'une entaille plus faibles que des éprouvettes vulcanisées sous peroxyde, bien que la résistance du réseau mono-sulfuré puisse avoir été accrue par la présence de quelques liaisons polysulfurées.