橡膠老化與橡膠熱老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

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 老化是橡膠性能受損的主要原因之一。由于產(chǎn)品的配方和使用條件各異，老化歷程快慢不一，所以，需要通過老化試驗(yàn)來測定和評價(jià)，以評定橡膠老化的程度及其對性能的影響。老化試驗(yàn)就是在外部條件下，經(jīng)過一定時(shí)間后，考核橡膠性能前后變化（一般是性能下降或劣化）化的試驗(yàn)方法及所用的測試手段。常用的橡膠老化試驗(yàn)方法和有關(guān)裝置如下。

自然老化試驗(yàn) 橡膠試片在拉伸狀態(tài)下，放置在室外自然環(huán)境中，經(jīng)長時(shí)間日曬雨淋后，觀察、測定和比較前后的性能變化。這種方法雖逼真度高，對實(shí)際狀況的模擬性強(qiáng)，但往往費(fèi)時(shí)太長，一般作為輔助參考是合適的，但要在短時(shí)間內(nèi)完成測試，得出結(jié)論是不可能的。

2．加速老化試驗(yàn)為了在較短時(shí)間內(nèi)得到老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有必要采用加速型的老化試驗(yàn)，

即強(qiáng)化試驗(yàn)條件，加快老化進(jìn)程，大幅度縮短測試周期，較快地獲得測試結(jié)果一老化數(shù)據(jù)。這類試驗(yàn)項(xiàng)目有：

1．烘箱加熱老化試驗(yàn) 簡稱熱老化試驗(yàn)，是目前應(yīng)用最廣的方法。所用的測試設(shè)備是加熱烘箱。加熱溫度（常用為70和100c【＝）和時(shí)間（常用為72、144 h）可以設(shè)定。試片懸掛在箱內(nèi)的回轉(zhuǎn)片架上。試驗(yàn)結(jié)束后，取出試片，測定其性能，并與老化前數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，計(jì)算老化系數(shù)，衡量其減損程度。例如，某膠料熱老化前的拉伸強(qiáng)度為20 MPa，熱老化后降為12 MPa，則老化系數(shù)為0．6．

2．天候老化試驗(yàn)?zāi)�擬在室外使用時(shí)的環(huán)境條件，對試樣進(jìn)行箱內(nèi)的加速老化試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置能再現(xiàn)實(shí)際使用中遇到的氣候條件，如光曬（以燈光照射代替）、雨淋（以噴水代替）所以，在仿真、模擬條件下的加速老化試驗(yàn)光源采用紫外光或碳弧燈。試驗(yàn)時(shí)間可在10—1000 h內(nèi)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)結(jié)束后除進(jìn)行物理性能測定外，還需觀察其表面龜裂狀況。

3．臭氧老化試驗(yàn)用來考察臭氧對橡膠的損害程度。試驗(yàn)裝置是密閉的臭氧老化箱。內(nèi)有臭氧發(fā)生器，通過水銀燈產(chǎn)生一定濃度的臭氧。試片試驗(yàn)時(shí)接受一定的的拉伸變形。經(jīng)一定時(shí)間后觀察試樣表面裂紋深度，判斷膠料的抗臭氧水平。

4．氧老化試驗(yàn)試片被置于金屬彈形密閉容器中，充入氧氣，并在加熱、加壓下試驗(yàn)。溫度一般加熱到70～C。氧氣壓力保持在0．6—0．7 MPa，持續(xù)時(shí)間在24、48、72 h中任擇。到規(guī)定時(shí)間后，在室溫下停放16—96 h后，再比較試驗(yàn)前后的性能變化．

　　橡膠熱老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

　　警告：使用本標(biāo)準(zhǔn)的人員應(yīng)熟悉正規(guī)實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程。本標(biāo)準(zhǔn)無意涉及因使用本標(biāo)準(zhǔn)可能出現(xiàn)的所有安全問題。制定相應(yīng)的安全和健康制度并確保符合國家法規(guī)是使用者的責(zé)任。

1 范圍

　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于硫化橡膠或熱塑性橡膠在常壓下進(jìn)行熱空氣加速老化和耐熱試驗(yàn)。

2 引用標(biāo)準(zhǔn)

　　下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。

GB/T 2941-1991橡膠試樣環(huán)境調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度、濕度及時(shí)間(eqv ISO 471:1983)

GB/T 9865.1-1996硫化橡膠或熱塑性橡膠樣品和試樣的制備第一部分物理試驗(yàn)(idt ISO 4661-1:1993)

GB/T 14838-1993 橡膠與橡膠制品試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)精密度的確定(neq ISO/TR 9272:1986)

3 原理

　　試樣在高溫和大氣壓力下的空氣中老化后測定其性能，并與未老化試樣的性能作比較。

　　與使用權(quán)有關(guān)的物理性能應(yīng)用來判定老化程度，介在沒有這些性能的確切鑒定的情況下，建議測定拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、拉斷伸長率和硬度。

3.1 熱空氣加速老化

　　在本試驗(yàn)方法中，氧氣濃度很低，即使氧化作用很快，氧氣也無法充分?jǐn)U散到橡膠內(nèi)部以保持一致的氧化作用。因此，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中規(guī)定的厚度的樣品適合于本試驗(yàn)方法使用時(shí)，本老化試驗(yàn)方法對老化性能差的橡膠可能得出錯(cuò)誤的結(jié)果。

3.2 耐熱試驗(yàn)

　　在本試驗(yàn)方法中，試樣經(jīng)受與使用時(shí)間相同溫度和規(guī)定時(shí)間后，測定適當(dāng)?shù)男阅埽�并與未老化試樣的性能作比較。

4 試驗(yàn)裝置

　　橡膠試樣采用熱空氣老化箱進(jìn)行試驗(yàn)，老化箱應(yīng)符合下列要求：

a)具有強(qiáng)制空氣循環(huán)裝置，空氣流速0.5m/s～1.5m/s,試樣的最小表面積正對氣流以避免干擾空氣流速;

b)老化箱的尺寸大小應(yīng)滿足樣品的總體積不超過老化箱有效容積的10%，懸掛試樣的間距至少

　　中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2001-08-28批準(zhǔn) 2002-05-01實(shí)施

　　為10㎜，試樣與老化箱壁至少相距50㎜;

C)必須有溫度控制裝置，保證試樣的溫度保持在規(guī)定的試驗(yàn)溫度的公差范圍內(nèi);

d)加熱室內(nèi)有測溫裝置記錄實(shí)際加熱溫度;

e)在加熱室結(jié)構(gòu)中不得使用鋼或銅合金;

f)老化箱的空氣置換次數(shù)為每小時(shí)三到十次;

g)空氣進(jìn)入老化箱前應(yīng)加熱到老化箱規(guī)定的試驗(yàn)溫度的公差范圍內(nèi)。

5 試樣

5.1 試樣制備應(yīng)符合GB/T 9865.1的規(guī)定。

5.2 熱空氣加速老化和耐熱試驗(yàn)使用按GB/T 2941的規(guī)定進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)后的試樣，不使用完整的制品或試片。

5.3 老化后的試樣不能進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)或熱處理。

5.4 測定老化前和老化后的試樣數(shù)量通常采用五個(gè)，介不應(yīng)少于三個(gè)。

5.5 只有尺寸規(guī)格相同的試樣才能作比較。

　　在加熱前測量試樣尺寸，只要有可能應(yīng)在才能化后作標(biāo)記，標(biāo)記不能在試樣的任何臨界表面內(nèi)使用，并且不能損傷試樣或加熱時(shí)被分解。

　　為了防止硫磺、抗氧劑、過氧化物或增塑劑的遷移，避免在同一老化箱內(nèi)同時(shí)加熱不同類型的橡膠試樣。建議只有下列類型的材料可一起加熱：

a)相同類型的聚合物;

b)含有同類型的促進(jìn)劑或硫磺和促進(jìn)劑的比率近似相同的硫化橡膠;

c)含有同類型抗氧劑的橡膠;

d)含有同類型同份量增塑劑的橡膠。

6 硫化與試驗(yàn)之間的時(shí)間間隔

　　應(yīng)符合GB/T 2941的規(guī)定。

7 試驗(yàn)條件

7.1 概述

　　試驗(yàn)中試樣獲得給定老化程度所需要的時(shí)間取決于試樣的橡膠的類型。

　　所用的試驗(yàn)周期應(yīng)使試樣的老化不致降低到妨礙試樣物理性能的最終測定。

　　在使用高溫老化導(dǎo)致的降解機(jī)理與在使用濕度時(shí)發(fā)生的降解機(jī)理有差別時(shí)，此試驗(yàn)結(jié)果無效。

7.2 熱空氣加速老化

　　試驗(yàn)溫度按GB/T2941的規(guī)定選擇或由有關(guān)人員之間商定;老化時(shí)間可選為24、48、72、96、168h或168h的倍數(shù)。

7.3 耐熱試驗(yàn)

　　試驗(yàn)溫度按GB/T2941的規(guī)定或由有關(guān)人員之間商定;試驗(yàn)溫度應(yīng)能代表試樣的使用溫度;老化時(shí)間可選為24、48、72、96、168h或168h的倍數(shù)。

8 程序

8.1 將老化箱調(diào)至試驗(yàn)溫度，把試樣顯自由狀態(tài)懸掛在老化臬中進(jìn)行試驗(yàn)。

8.2 試樣放入老化箱即開始計(jì)算老化時(shí)間，到達(dá)規(guī)定時(shí)間時(shí)，取出試樣。

8.3 取出的試樣按GB/T 2941的規(guī)定進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)16h～144h。

8.4 有關(guān)性能的測定按相應(yīng)測試標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。

9 結(jié)果表示

9.1 性能變化率按公式(1)計(jì)算：

x1—x0

P= x0 ×100 …………(1)

　　式中：P—性能變化率，%;

x1—試樣老化后的性能測定值;

x0—試樣老化前的性能測定值。

9.2 硬度變化按公式(2)計(jì)算：

H=X1—X0 。。。。。。。。。。。。。。。(2)

　　式中：H—硬度變化

x1—試樣老化后的硬度測定值;

x0—試樣老化前的硬度測定值。

10 精密度

　　重復(fù)性和再現(xiàn)性的精密度按GB/T 14838的規(guī)定進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)表述了精密度的概念和術(shù)語。

　　附錄A(提示的附錄)在運(yùn)用重復(fù)性和再現(xiàn)性結(jié)果方面起引導(dǎo)作用。

11 試驗(yàn)報(bào)告

　　試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括以下內(nèi)容：

a) 采用本標(biāo)準(zhǔn)的名稱和代號;

b) 試樣說明;

1) 試樣的名稱、規(guī)格、數(shù)量和來源;

2) 如果知道，說明混煉膠的組成和它的硫化條件;

3) 硫化和試驗(yàn)間的時(shí)間間隔;

4) 試樣制備方法(例如模壓、從樣品裁取試樣);

c) 老化說明：

1) 老化箱型號;

2) 是加速老化或耐熱試驗(yàn);

3) 測試性能和使用試樣的類型;

4) 老化試驗(yàn)溫度、時(shí)間;

d) 試驗(yàn)結(jié)果：

1) 使用試樣的數(shù)量;

2) 能通過本標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的合適的性能參數(shù)試驗(yàn)其老化前后的每個(gè)性能值;

3) 用性能變化率來表示，而硬度用兩值差表示;

e) 試驗(yàn)日期;

f) 試驗(yàn)者;

g) 審核者。

　　附錄 A

(提示的附錄)

　　精密度結(jié)果使用指南

A1使用精密度結(jié)果的一般程序如下，用符號X1—X2表示任何兩次測量值的正確。

A2查相應(yīng)的精密度表(無論所考慮的是什么試驗(yàn)參數(shù))，在測得參數(shù)的平均值與正在研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)平均值最近處畫一橫線，該線將給出判斷過程中所用的相應(yīng)的r、(r)、R或(R)。

A3 下列一般重復(fù)性陳述和相應(yīng)的r和(r)值可用來判定精密度。

A3.1絕對差：在正常操作的試驗(yàn)程序下，用標(biāo)牌相同材料的樣品得到的兩個(gè)試驗(yàn)平均值的差X1—X2，平均每20次中不得多于一次超過表列重復(fù)性r。

A3.2兩個(gè)試驗(yàn)平均值間的百分?jǐn)?shù)差;在正常和正確的試驗(yàn)程序下，在標(biāo)牌相同材料的樣品得到兩個(gè)試驗(yàn)值間的百分?jǐn)?shù)偏差。

　　〔「X1—X2」/﹝X1+X2〕/2〕×100

　　平均每20次中不得多于一次超過表列重復(fù)性(r)。

A4 可用下列一般再現(xiàn)性陳述及相應(yīng)的R和(R)值來判定精密度。

A4.1絕對差;在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室用正常和正確的試驗(yàn)程序，用標(biāo)牌相同的材料的樣品得到兩個(gè)獨(dú)立測量的試驗(yàn)平均值間絕對差「X1—X2」，平均每20次中不得多于一次超過表列再現(xiàn)性R。

A4.2兩個(gè)試驗(yàn)平均值的百分?jǐn)?shù)差，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室用正常和正確的試驗(yàn)程序，在標(biāo)牌相同材料的樣品得到兩個(gè)獨(dú)立測量的試驗(yàn)平均值的百分?jǐn)?shù)偏差

　　〔「X1—X2」/﹝X1+X2〕/2〕×100

　　平均每20次中不得多于一次超過表列再現(xiàn)性(R)。