四川塑料橡胶老化试验橡胶老化实验室

橡胶老化试验是评估橡胶制品在环境条件下性能随时间变化的试验，这对于确定橡胶制品的使用寿命、优化配方和改进生产工艺等方面具有重要意义。

 

一、试验目的

 

1. 预测使用寿命
   • 通过模拟橡胶制品在实际使用环境中的老化过程，如高温、高湿度、光照、臭氧等条件，来预估橡胶制品能够正常使用的时间。例如，汽车轮胎在不同的气候和行驶条件下，其老化速度不同，通过老化试验可以帮助轮胎制造商确定轮胎的安全使用里程。
2. 质量控制
   • 对于橡胶生产企业来说，老化试验是质量控制的关键环节。它可以确保每一批次的橡胶制品都能满足规定的性能要求。例如，在生产密封橡胶圈时，老化试验可以检验其在长期使用后是否还能保持良好的密封性能。
3. 研究老化机理
   • 了解橡胶在不同环境因素作用下的老化过程，如氧化、热分解、光降解等反应的机制，有助于研发人员改进橡胶配方，提高橡胶的抗老化性能。

 

二、试验标准

 

1. • 如 ISO 188《化橡胶或热塑性橡胶 加速老化和耐热试验》，它规定了橡胶在空气环境中进行加速老化试验的方法和条件。包括老化箱的温度控制精度、试验时间的设定以及性能测试的标准等内容。
2. 标准
   • 以中国为例，GB/T 3512 - 2014《化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》，规范了在热空气环境下橡胶老化试验的具体操作流程。这些标准确保了试验的准确性和可重复性，使得不同实验室的试验结果具有可比性。

 

三、试验方法

 

1. 热空气老化试验
   • 原理：在高温空气环境下，橡胶分子链会发生氧化、热分解等反应，导致橡胶性能下降。
   • 操作过程：将橡胶样品放置在老化箱中，老化箱内的温度根据试验要求设定，一般在 50 - 150℃之间。试验时间可以从几小时到数千小时不等，具体取决于橡胶的种类和试验目的。例如，对于一些要求较高的工业橡胶制品，可能需要进行长达 1000 小时的热空气老化试验。在试验结束后，对橡胶样品的拉伸强度、断裂伸长率、硬度等物理性能进行测试，与未老化的样品进行对比，以评估橡胶的老化程度。
2. 臭氧老化试验
   • 原理：臭氧是一种强氧化剂，能够与橡胶分子中的双键发生反应，使橡胶表面产生裂纹，导致橡胶的性能恶化。
   • 操作过程：将橡胶样品放置在含有一定浓度臭氧的环境箱中，臭氧浓度通常在 50 - 200pphm（parts per hundred million）之间。试验温度一般控制在 25 - 40℃，相对湿度保持在 40 - 60%。样品在臭氧环境中暴露一定时间后，观察橡胶表面的裂纹情况，如裂纹的长度、宽度和密度等，并根据标准进行评级。例如，采用 GB/T 7762 - 2014《化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》中的评级方法来判断橡胶的耐臭氧老化性能。
3. 湿热老化试验
   • 原理：高湿度和温度相结合的环境会加速橡胶的水解和氧化反应，使橡胶的化学结构发生变化，从而影响其性能。
   • 操作过程：把橡胶样品放在温湿度可控的环境箱中，温度设置在 40 - 80℃，相对湿度在 90 - 95%。经过一定时间（如 72 - 168 小时）的老化后，对样品进行性能测试。这种试验方法常用于评估橡胶在潮湿环境下的长期稳定性，如在海洋环境或潮湿的工业环境中使用的橡胶制品。
4. 光老化试验
   • 原理：紫外线等光能使橡胶分子中的化学键断裂，引发光化学反应，导致橡胶老化。
   • 操作过程：使用紫外光老化试验箱，模拟太阳光中的紫外线照射橡胶样品。试验箱内的光照强度、波长范围等参数可以根据实际情况进行调整。例如，采用 UVA - 340 灯管来模拟阳光中的短波紫外线。样品在光照环境下暴露一定时间后，检测其外观变化、物理性能和化学性能的改变，来评估橡胶的光老化程度。

 

四、试验设备

 

1. 老化箱
   • 包括热空气老化箱、臭氧老化箱、湿热老化箱和光老化箱等。这些老化箱能够控制温度、湿度、臭氧浓度和光照强度等环境参数。例如，热空气老化箱的温度控制精度可以达到 ±1℃，能够为橡胶的热空气老化试验提供稳定的环境。
2. 物理性能测试设备
   • 如材料试验机，用于测试橡胶样品老化前后的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能；硬度计用于测量橡胶的硬度变化。这些设备能够提供准确的数据，帮助评估橡胶的老化程度。

 

五、试验结果分析与应用

 

1. 结果分析
   • 通过对比橡胶样品老化前后的物理性能和外观变化，分析老化对橡胶制品的影响程度。例如，如果橡胶样品老化后的拉伸强度下降**过 30%，且出现明显的裂纹和变色现象，说明该橡胶制品在相应的老化条件下性能下降较为严重。
   • 对不同老化试验条件下的结果进行综合分析，确定橡胶制品的主要老化因素。比如，在热空气和臭氧同时作用下，橡胶制品的老化速度可能比单一因素作用时，这就需要考虑在实际应用中如何采取防护措施。
2. 应用领域
   • 在橡胶制品的设计阶段，老化试验结果可以用于优化橡胶配方，添加抗老化剂等助剂来提高橡胶的抗老化性能。例如，在橡胶密封件的配方中加入适量的抗氧化剂和光稳定剂，以延长其使用寿命。
   • 对于橡胶制品的使用和维护，老化试验数据可以帮助制定合理的更换周期和维护策略。如对于户外使用的橡胶电缆，根据光老化和湿热老化试验结果，确定每隔几年需要进行检查和更换。

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