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硫化橡膠或熱塑性橡膠老化和耐熱試驗檢測

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發(fā)布時間：2025-07-25 16:11:25 更新時間：2025-07-24 16:11:26

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

硫化橡膠或熱塑性橡膠老化和耐熱試驗檢測

橡膠材料因其優(yōu)異的彈性、密封性和緩沖性能，被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、電線電纜、密封制品等眾多領(lǐng)域。然而，橡膠制品在長期使用或儲存過程中，不可避免地會受到熱、氧、臭氧、光照、應(yīng)力等多種環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的化學(xué)和物理變化，這一過程稱為老化。老化會使橡膠的物理機械性能（如拉伸強度、斷裂伸長率、硬度等）顯著下降，彈性喪失，甚至出現(xiàn)龜裂、發(fā)粘、變脆等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致制品失效。熱老化是橡膠最常見的失效模式之一，尤其在高溫環(huán)境下工作的部件（如發(fā)動機艙密封件、耐熱膠管等）更為突出。因此，對硫化橡膠和熱塑性橡膠進行精確、可靠的老化和耐熱性能試驗檢測，對于評估材料的使用壽命、預(yù)測其在特定工況下的可靠性、指導(dǎo)產(chǎn)品配方設(shè)計和質(zhì)量控制具有至關(guān)重要的意義。

檢測項目

橡膠老化和耐熱性能檢測的核心項目旨在評估材料在模擬或加速老化環(huán)境后關(guān)鍵性能的變化，主要包括：

1. 物理機械性能變化：這是最核心的評價指標，包括： * 拉伸性能變化：拉伸強度、斷裂伸長率在老化前后的變化率。 * 硬度變化：邵氏A或IRHD硬度在老化前后的變化值。 * 壓縮永久變形：評估橡膠在持續(xù)壓縮應(yīng)力下老化后的回復(fù)能力。 * 撕裂強度變化：評估材料抗撕裂能力的保持率。

2. 表觀變化：觀察試樣老化后是否有龜裂、發(fā)粘、粉化、起霜、嚴重變色或其他表面缺陷。

3. 質(zhì)量變化：精確測量試樣老化前后的質(zhì)量變化，通常以質(zhì)量變化百分比表示，可反映揮發(fā)性物質(zhì)的損失或吸收液體增重等情況。

4. 其他特定性能變化：根據(jù)材料最終應(yīng)用，可能還包括耐液體性能（體積膨脹率）、電絕緣性能（電阻率、介電強度）等在老化后的變化評估。

檢測儀器

進行橡膠老化和耐熱試驗需要專門的設(shè)備來模擬和控制老化環(huán)境：

1. 熱空氣老化試驗箱：這是進行熱氧老化試驗的核心設(shè)備。它必須具備： * 精確控溫系統(tǒng)：能在設(shè)定溫度（通常遠高于室溫，如70°C, 100°C, 125°C, 150°C 甚至更高）下長期穩(wěn)定運行，溫度均勻性好（±1°C或更好）。 * 強制空氣循環(huán)系統(tǒng)：確保箱內(nèi)溫度均勻，并保證試樣周圍有充足的新鮮空氣供應(yīng)，以加速熱氧老化過程。 * 換氣量控制：許多標準要求控制每小時換氣次數(shù)（如3-10次/小時），以維持足夠的氧氣濃度。 * 計時裝置：精確記錄老化時間。 * 樣品架：確保試樣在箱內(nèi)處于無應(yīng)力的自由狀態(tài)，且相互間不接觸，保證空氣流通。

2. 拉力試驗機：用于老化前后測試試樣的拉伸強度、斷裂伸長率等力學(xué)性能。需符合相關(guān)標準對精度、速度的要求。

3. 硬度計：邵氏A硬度計或國際橡膠硬度計(IRHD)，用于測量老化前后試樣的硬度。

4. 壓縮永久變形器：用于進行壓縮永久變形試驗。

5. 分析天平：精確稱量（通常精確到0.001g）用于質(zhì)量變化測試。

6. (可選)臭氧老化試驗箱：如果評估臭氧老化性能，需要能精確控制臭氧濃度、溫度和氣流速度的專用設(shè)備。

檢測方法

橡膠老化和耐熱試驗的通用流程通常遵循以下步驟：

1. 試樣制備：按照相關(guān)產(chǎn)品標準或測試標準的規(guī)定，制備標準啞鈴狀、圓形或其他規(guī)定形狀的試樣，并精確測量其初始尺寸。

2. 初始性能測試：在老化試驗開始前，按照標準方法測試試樣的初始性能（如拉伸強度、斷裂伸長率、硬度、質(zhì)量等）。

3. 老化條件設(shè)定：根據(jù)材料預(yù)期使用溫度、測試目的和相關(guān)標準要求，在老化試驗箱中設(shè)定老化溫度和時間。溫度的選擇通?；谑褂蒙舷逌囟然蚣铀倮匣康?。

4. 老化過程： * 將試樣懸掛或放置在樣品架上，確保試樣間、試樣與箱壁間有足夠空隙保證空氣流通。 * 試樣在箱內(nèi)應(yīng)處于自由狀態(tài)，無任何機械應(yīng)力（除非特定測試要求施加應(yīng)力）。 * 啟動老化箱，在設(shè)定溫度下持續(xù)老化規(guī)定的時間（如24h, 48h, 72h, 168h, 1000h等）。 * 老化過程中，需監(jiān)控并記錄箱內(nèi)溫度，確保其穩(wěn)定在設(shè)定值允許的偏差范圍內(nèi)。

5. 取出與調(diào)節(jié)：老化結(jié)束后，在規(guī)定時間內(nèi)（通常立即或盡快）將試樣從老化箱中取出。試樣需要在標準實驗室環(huán)境（如23±2°C, 50±5%RH）中進行調(diào)節(jié)（通常16h至96h，具體按標準要求），以消除熱歷史的影響并達到溫度平衡。

6. 最終性能測試：在調(diào)節(jié)結(jié)束后，按照與初始測試相同的方法，測試老化后試樣的各項性能（拉伸、硬度、質(zhì)量等）。

7. 結(jié)果計算與評價：計算關(guān)鍵性能指標在老化前后的變化率或變化值（如拉伸強度變化率%、斷裂伸長率變化率%、硬度變化值、質(zhì)量變化%）。將這些結(jié)果與產(chǎn)品標準要求或客戶要求進行比較，評價材料的耐熱老化性能等級或是否合格。

檢測標準

橡膠老化和耐熱性能的檢測必須嚴格遵循國際、國家或行業(yè)標準，以確保測試結(jié)果的可靠性、重現(xiàn)性和可比性。常用的核心標準包括：

1. ISO 國際標準： * ISO 188: Rubber, vulcanized or thermoplastic - Accelerated ageing and heat resistance tests: 這是最基礎(chǔ)和權(quán)威的國際標準，詳細規(guī)定了熱空氣老化試驗箱的要求、試樣制備、老化程序、性能測試和結(jié)果表示方法。它適用于硫化橡膠和熱塑性橡膠。 * ISO 1431-1: Rubber, vulcanized or thermoplastic - Resistance to ozone cracking - Part 1: Static and dynamic strain testing (評估臭氧老化)。

2. ASTM 美國材料與試驗協(xié)會標準： * ASTM D573: Standard Test Method for Rubber—Deterioration in an Air Oven: 這是美國最常用的熱空氣老化標準，其原理和要求與ISO 188類似。 * ASTM D865: Standard Test Method for Rubber—Deterioration by Heating in Air (Test Tube Enclosure) (另一種加熱方法)。 * ASTM D1149: Standard Test Methods for Rubber Deterioration—Cracking in an Ozone Controlled Environment (臭氧老化)。

3. GB 中國國家標準： * GB/T 3512: 硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和耐熱試驗: 中國國家標準，技術(shù)內(nèi)容修改采用ISO 188。 * GB/T 7762: 硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態(tài)拉伸試驗 (臭氧老化)。 * GB/T 2941: 橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序 (基礎(chǔ)標準)。

4. 其他行業(yè)標準： 汽車（如SAE J2236）、航空航天、電線電纜等行業(yè)常根據(jù)自身產(chǎn)品特性，在基礎(chǔ)標準之上制定更具體或更嚴格的附加要求。

在選擇和執(zhí)行檢測標準時，需明確適用范圍（橡膠類型）、老化條件（溫度、時間）、性能評估指標及變化率的計算方法。嚴格遵循標準規(guī)定的每個細節(jié)，是獲得準確、可比對試驗結(jié)果的關(guān)鍵保障。通過這些標準化的試驗，制造商和用戶能夠有效地評估橡膠材料的耐熱老化能力，優(yōu)化配方設(shè)計，預(yù)測使用壽命，并確保最終產(chǎn)品的可靠性和安全性。