加速老化试验预测橡胶使用寿命(自己翻译过来的)
橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展

橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展作者:张昱旻来源:《科学与财富》2018年第31期摘要:橡胶材料作为一种高分子材料,通病是易老化,在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,甚至丧失使用性能。
自从20世纪60年代报道了橡胶制品在使用过程中因老化现象而造成了巨大的经济损失后,人们广泛开展了自然老化和加速老化方法研究。
自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间,因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。
关键词:橡胶材料;加速老化试验;寿命预测方法;橡胶作为高分子三大合成材料之一,通病是易于老化,在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,甚至丧失使用性能,因此橡胶件是影响装备贮存寿命的薄弱环节。
一、橡胶材料加速老化试验1.橡胶材料加速老化试验方法。
在加速老化试验方法研究方面,人们最为常用的是烘箱加速老化试验、湿热老化试验方法。
曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件,直接将计算机作为一个“老化箱”进行老化试验,目前这种方法还存在困难。
1)热空气加速老化试验:橡胶材料在贮存条件下主要是热氧老化,其作用机制是热的作用将加速橡胶材料交联、降解等化学变化,宏观表现出物理机械性能的改变,某些性能与老化时间呈单一变化,如:扯断伸长率、应力松弛系数、压缩永久变形率等。
2)湿热老化试验:湿度会使橡胶试样膨胀,分子链间的空隙增大,暴露出较多的分子弱键,增加分子链的应力;使橡胶中的配合剂易扩散损失,促进含卤素链释放卤化氢;使变价金属起催化活化作用;使含酯、醚、酰胺基团的链发生水解反应;加速臭氧氧化的作用。
2.贮存环境对橡胶老化的影响。
1)温度的影响:橡胶属于高度交联的无定形聚合物,使用环境应保证其处于高弹状态,使用温度须高于玻璃化温度、低于粘流温度及分解温度。
温度升高,高分子链的运动加剧,一旦超过化学键的离解能,就会引起高分子链的热降解或基团脱落,从而使材料的物理性能发生显著改变。
橡胶老化测试的流程详解

橡胶老化测试的流程详解Rubber aging testing is an important process to assess the durability and reliability of rubber materials. 橡胶老化测试是评估橡胶材料耐久性和可靠性的重要过程。
It is essential for various industries such as automotive, aerospace, and construction, where rubber components are used in critical applications. 这对于汽车、航空航天和建筑等各种行业至关重要,在这些行业中,橡胶组件被用于关键应用。
The process of rubber aging testing involves subjecting rubber samples to controlled environmental conditions such as heat, ozone, and UV radiation over a period of time. 橡胶老化测试的过程包括在一段时间内将橡胶样品置于受控的环境条件下,如热、臭氧和紫外线辐射。
This helps to simulate the effects of natural aging on the rubber material and allows for the evaluation of its properties over time. 这有助于模拟橡胶材料在自然老化过程中的影响,并允许随着时间的推移评估其性能。
One of the key aspects of rubber aging testing is the selection of appropriate test methods and standards. 橡胶老化测试的一个关键方面是选择合适的测试方法和标准。
加速老化试验标准

加速老化试验标准老化试验是指将产品或材料暴露在一定的环境条件下,以模拟长时间使用或自然老化的过程,从而评估其使用寿命和性能变化。
加速老化试验标准是指对于不同类型的产品或材料,制定相应的老化试验方法和标准,以确保测试结果的准确性和可比性。
本文将就加速老化试验标准进行详细介绍,包括试验对象、试验条件、试验方法和评估标准等内容。
首先,加速老化试验的对象可以是各种材料、电子产品、汽车零部件、建筑材料等,其目的是为了预测产品在实际使用过程中的寿命和性能变化情况。
针对不同的产品类型,需要制定相应的试验条件和方法,以确保试验结果的可靠性和准确性。
试验条件包括温度、湿度、光照、振动等因素,而试验方法则包括恒温恒湿试验、紫外光老化试验、盐雾腐蚀试验等。
其次,加速老化试验标准需要考虑试验周期的选择。
试验周期的确定需要综合考虑产品的预期使用寿命、环境条件、试验方法等因素。
在制定试验标准时,需要确保试验周期既能够满足产品使用寿命的预测,又能够保证试验周期的合理性和可操作性。
此外,还需要考虑到不同产品的特性和使用环境的差异,以确定不同产品类型的试验周期和评估标准。
另外,加速老化试验标准还需要考虑试验样品的选择和数量。
在进行加速老化试验时,需要选择代表性的样品进行试验,并确保样品的数量能够满足试验的统计要求。
同时,还需要考虑到样品的制备和检测方法,以确保试验结果的可靠性和可比性。
最后,加速老化试验标准的制定还需要考虑试验结果的评估标准。
试验结果的评估标准应该包括产品的性能指标、使用寿命预测、老化机理分析等内容,以便为产品设计、生产和使用提供参考依据。
综上所述,加速老化试验标准是对不同类型产品或材料进行老化试验时的指导性文件,其制定需要考虑试验对象、试验条件、试验周期、试验样品和评估标准等因素。
只有制定科学合理的加速老化试验标准,才能够确保试验结果的准确性和可比性,为产品的设计和生产提供科学依据。
加速橡胶老化方法_概述说明以及解释

加速橡胶老化方法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述橡胶在使用过程中会受到各种环境因素的影响,如氧气、热量、湿度、光照等,从而导致老化现象的发生。
为了更好地理解和控制橡胶老化的过程,科学家们提出了一系列加速橡胶老化方法。
这些方法可以通过模拟真实环境,并在较短的时间内引发橡胶老化反应,以便于研究和评估不同材料的老化性能。
1.2 文章结构本文将首先介绍加速橡胶老化方法的定义与意义,阐明其对于研究和开发新型材料的重要性。
随后,我们将详细探讨常用的加速老化方法,并描述了这些方法在实验中所需考虑的条件和参数设置。
接下来,文章将解析橡胶老化机理,包括相关的化学反应与分解过程以及环境因素对橡胶老化的影响。
最后,我们将对加速橡胶老化方法进行优缺点分析,并进行对比分析和评价。
最后,在结论部分总结主要观点及发现,并展望未来研究方向和提出相关建议。
1.3 目的本文的目的是通过详细介绍加速橡胶老化方法,解析橡胶老化机理,并对加速橡胶老化方法的优缺点进行分析,以期提供科学家和工程师们一个全面而深入的了解。
通过对这些加速方法和机理的研究,我们可以更好地掌握橡胶材料在各种环境条件下的老化特性,并为材料设计、工程应用和产品改进等方面提供有力支持。
2. 加速橡胶老化方法2.1 定义与意义加速橡胶老化方法是指通过模拟真实环境中的老化条件,以加快橡胶材料老化过程的方法。
它可以用于评估橡胶材料在长期使用过程中的性能变化和寿命预测。
加速橡胶老化方法具有重要的意义。
首先,它可以帮助制造商评估和改进产品的质量和性能。
通过模拟真实环境下的老化条件,制造商可以更早地了解产品在不同环境下的耐久性,并采取相应措施来提高产品的耐久性。
其次,加速橡胶老化方法为科学研究提供了重要手段。
通过对不同老化条件下橡胶材料性能变化的研究,科学家可以深入了解橡胶材料老化机理,并为改善现有材料以及开发新型材料提供参考依据。
2.2 常用加速老化方法目前,常用的加速橡胶老化方法包括热氧法、紫外光法、黏度法等。
加速寿命试验流程

加速寿命试验流程
加速寿命试验是一种通过增加应力和环境应力来加速产品寿命的试验方法,可以用于评估产品在正常应力水平下的寿命。
加速寿命试验的流程如下:
1. 确定试验目的和要求:明确试验的目的和要求,例如确定产品的寿命分布、加速因子、失效阈值等。
2. 选择加速应力:根据产品特性和试验要求选择适当的加速应力,例如温度、湿度、电压、机械应力等。
3. 确定试验样品和数量:选择一定数量的试验样品,确保样品的代表性和可靠性。
4. 安装和调试试验设备:根据试验要求安装和调试试验设备,确保设备精度和稳定性。
5. 进行预处理:对试验样品进行必要的预处理,例如温度循环、温度冲击等,以使样品适应加速寿命试验的环境。
6. 施加加速应力:在试验过程中,按照设定的加速应力水平对试验样品进行施加,并记录相关数据。
7. 数据分析:对试验数据进行分析,包括寿命分布、失效模式、加速因子等,以评估产品的寿命和可靠性。
8. 结论与建议:根据试验结果得出结论,并提出相应的改进建议,为产品设计和生产提供参考。
需要注意的是,加速寿命试验需要严格控制试验条件和操作过程,确保数据的准确性和可靠性。
同时,由于加速寿命试验需要消耗大量时间和资源,因此需要进行充分的预研和设计,以确保试验的有效性和可行性。
加速老化试验标准(一)

加速老化试验标准(一)加速老化试验标准一、背景介绍•加速老化试验是指将产品或材料放入特定的环境中,通过模拟真实使用条件来加速其老化过程,以评估其使用寿命或性能变化情况。
加速老化试验标准是指在进行加速老化试验时,应该遵守的一系列规定和要求。
二、标准分类•加速老化试验标准按照不同的试验对象和目的,可以分为以下几类:1.电子产品老化试验标准:主要用于评估电子产品在长期使用过程中的可靠性和稳定性,如温度循环老化、恒温恒湿老化等;2.材料老化试验标准:主要用于评估材料在长期使用过程中的物理性能和化学性能变化情况,如紫外老化、氧气老化等;3.汽车零部件老化试验标准:主要用于评估汽车零部件在长期使用过程中的耐久性和安全性能,如振动老化、盐雾老化等。
三、标准要求•为了确保加速老化试验的准确性和可重复性,加速老化试验标准通常包含以下要求:1.试验设备的选择和管理:应选择符合标准要求的试验设备,并进行定期校准和维护;2.试验条件的确定:应根据试验对象的特性和实际使用环境,确定适合的试验条件,如温度、湿度、光照等;3.试样的制备和标识:应按照标准要求对试样进行制备,并在试样上标明相应的标识信息;4.试验过程的监控和记录:应对试验过程进行实时监控,并详细记录试验参数、试样状态等信息;5.试验结果的评估和报告:应对试验结果进行客观评估,并编制符合标准要求的试验报告。
四、应用范围•加速老化试验标准广泛应用于各个领域的产品和材料的研发和生产过程中,有助于提前发现和解决可能存在的问题,提高产品的质量和可靠性。
五、未来发展方向•随着科技的不断进步和应用需求的不断增加,加速老化试验标准也在不断完善和发展。
未来的发展方向主要包括:1.标准的统一和国际化:加强不同地区和行业之间的标准交流与合作,推动加速老化试验标准的统一和国际化;2.新试验方法的研究和应用:研发和推广新的试验方法,以满足不同产品和材料的老化测试需求;3.标准的动态更新和修订:随着科技和应用的发展,加速老化试验标准应及时进行动态更新和修订,以适应新的技术和应用要求。
用加速老化方法推算硫化橡胶制品使用寿命

橡塑资源利用- 20 -用加速老化方法推算硫化橡胶制品使用寿命李子安,郑健红,朱虹,魏申莉 (天津市橡胶工业研究所,天津,300384)DOI:10.3969/.12-1350(tq).2013.04.005为了预测硫化橡胶制品的使用寿命,用其指导科研和生产,满足市场的需求,我们采用对硫化橡胶加速老化的方法,以此推算出其在常温下的参考使用年限。
为了保证推算工作顺利进行,前期我们做了充分的准备,确定了推算依据和推算原理,并就性能及其临界值的选择和试样、试验温度、老化时间的确定以及实验设备、实验人员的选择做了规定,同时对试验程序、数据采集和数据处理等内容进行了规范。
一. 推算依据:《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》(GB/T 20028-2005/ISO 11346:1997)。
二. 推算原理在选定的测试温度下,把所选取的性能(参数)数值变化看作是时间的函数,定期取样测试性能,直至性能达到相应的临界值为止,从而得出在该温度下老化的失效时间。
相同的试验应该至少在其它两个温度下进行,以所获得的失效时间数值与温度的函数作出阿累尼乌斯图,再经函数变化得到的直线可以外推到使用(或储存)温度下的失效时间。
外推法通常限制在超过最终数据点的30-40℃内。
三. 性能的选择测试硫化橡胶试片老化前和老化后的全项物理机械性能(硬度、拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形和伸长率分别为100%、150%、200%、300%的定伸应力。
所取数据最终要筛选,保留下遵循阿累尼乌斯曲线的性能。
四. 临界值的选择选取的临界值应符合产品的实际使用条件,根据前期对硫化橡胶制品摸索性老化试验的检测结果,选择拉伸强度和扯断伸长率下降到原始值的50%为临界值,并以此推算实际使用寿命。
五. 试样1.试样制备方法应符合GB/T 9865,试样的调节应符合GB/T 2941规定。
2.试样的数量:由于试样要进行老化试验,老化试验按照GB/T 3512标准进行,共取40组每组选择5个试样。
【加速老化实验】,加速老化试验计算公式 加速老化试验计算公式

【加速老化实验】,加速老化试验计算公式加速老化试验计算公式【加速老化实验】加速老化试验计算公式加速寿命试验寿命试验(包括截尾寿命试验)方法是基本的可靠性试验方法。
在正常工作条件下,常常采用寿命试验方法去估计产品的各种可靠性特征。
但是这种方法对寿命特别长的产品来说,就不是一种合适的方法。
因为它需要花费很长的试验时间,甚至来不及作完寿命试验,新的产品又设计出来,老产品就要被淘汰了。
所以这种方法与产品的迅速发展是不相适应的。
经过人们的不断研究,在寿命试验的基础上,找到了加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法。
加速寿命试验是用加大试验应力(诸如热应力、电应力、机械应力等)的方法,加快产品失效,缩短试验周期。
运用加速寿命模型,估计出产品在正常工作应力下的可靠性特征。
下面就加速寿命试验的思路、分类、参数估计方法及试验组织方法做一简单介绍。
1 问题高可靠的元器件或者整机其寿命相当长,尤其是一些大规模集成电路,在长达数百万小时以上无故障。
要得到此类产品的可靠性数量特征,一般意义下的载尾寿命试验便无能为力。
解决此问题的方法,目前有以下几种:(1)故障数r=0的可靠性评定方法。
如指数分布产品的定时截尾试验θL=2S(t0) 2χα(2) 22S(t)χαα00为总试验时间。
为风险, =0.1时,.1(2)=4.605≈4.6;当α=0.05时,χ02.05(2)=5.991≈6。
(2)加速寿命试验方法如,半导体器件在理论上其寿命是无限长的,但由于工艺水平及生产条件的限制,其寿命不可能无限长。
在正常应力水平S0条件下,其寿命还是相当长的,有的高达几十万甚至数百万小时以上。
这样的产品在正常应力水平S0条件下,是无法进行寿命试验的,有时进行数千小时的寿命试验,只有个别半导体器件发生失效,有时还会遇到没有一只失效的情况,这样就无法估计出此种半导体器件的各种可靠性特征。
因此选一些比正常应力水平S0高的应力水平S1,S2,…,Sk,在这些应力下进行寿命试验,使产品尽快出现故障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
加速试验预测橡胶组件的使用寿命(翻译的)摘要:橡胶材料的性能及橡胶组件使用寿命的预测、估算在橡胶组件的设计过程中有着重要的作用。
我们通过加速老化试验和模拟相结合的办法,对橡胶材料在氧气环境中的寿命预测做了很多年的研究。
这篇论文研究了热老化对橡胶性能的影响,同时也对冷冻机用三元乙丙橡胶(EPDM),丁腈橡胶(NBR)橡胶组件的使用寿命进行了预测。
实验结果表明橡胶组分影响着橡胶的交联密度;老化时间及活化能可以很好的用以描述老化行为;通过单轴拉伸试验得到应力应变曲线。
为了预测EPDM,NBR的使用寿命,对这两种橡胶做了50℃到100℃,1天到180天的加速老化试验,并测试了一系列的物理性能试验。
通过阿伦尼乌斯方程进行了计算,并通过压缩永久变形试验,本文提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。
关键词:加速试验,丁腈橡胶,活化能,交联,三元乙丙橡胶,热老化,寿命预测,橡胶材料。
符号缩写:C.S 压缩永久变形;d0 样品的厚度;d1压缩状态下样品厚度;d2 卸载后厚度k 交联密度变化程度;(K)T 反应速率;A,B 常数;E 反应活化能;R 气体常数;T 绝对温度I 前言橡胶是一种最为通用的材料,有着广泛的用途,甚至很难说清它到底有多少用途。
从普通的家用,商用,汽车制造等到高尖端的航天航空工业都有橡胶的身影。
许多橡胶组件在使用中需要承受一定的机械力作用,为了保证橡胶组件的安全性和可靠性,使用寿命的预测估算是一项关键技术。
如何防止橡胶组件在使用过程中损坏是一个关键问题。
橡胶组件在使用过程中承受着一定的载荷,还受到温度,辐射以及一些其它的有害物质的影响。
所有的影响因素结合在一起,导致了橡胶物理及化学结构的改变,最终表现为橡胶机械性能的降低。
橡胶在使用了一段时间后,开始老化,通常表现为挺性增加,阻尼性能下降。
老化不光光影响了性能,同时也影响了组件的使用寿命。
橡胶组件所处环境的不同,使得它们的降解方式也不一样。
橡胶组件的逐步老化降解,不仅与外部因素有关,同时与橡胶基体本身以及橡胶里面的添加剂有关。
广义上讲,橡胶的老化是这些因素的一个加和。
这些因素具体起到了多大的作用,很难计算出来。
它们的分类可以见表1。
表1 橡胶老化因素表中,直到这些橡胶组件被替换下来之前,它们必须保持足够的物理机械性能,但是受到温度、湿度、紫外光、臭氧、化学物质、载荷的影响,它们的使用寿命又很难估算。
所以找到橡胶的统一属性和它处于的环境影响,并预计它的寿命显得非常重要。
通过对橡胶材料降解老化的研究,可以为提高使用寿命,增加可靠性提供必要的条件。
橡胶硫磺硫化体系形成的交联网络,随着热老化的不断进行而发生着改变。
受到热老化后,高硫磺含量硫化体系形成的交联网络的变化要大于低硫磺含量硫化体系所形成的交联网络。
为了解决工程实践中的一些问题,橡胶材料物理性能受老化影响的程度,橡胶组件使用寿命的预测显得非常的重要。
在这篇论文中,我们研究了老化对冷冻机空气压缩机用EPDM、NBR橡胶组件的材料性能的影响,并进行了这两个组件的寿命预测,见图1。
图1 冷冻机空气压缩机橡胶组件:(a)空压机;(b)EPDM;(c)NBR为了研究热老化影响,我们做了应力-应变曲线,通过阿伦尼乌斯方程进行了计算。
并通过压塑永久变形试验,提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。
II 实验部分用于冷冻机中空气压缩机组件的材料分别是NBR、EPDM。
我们把橡胶材料看着是不可压缩的高弹性材料。
橡胶材料的高弹性可以通过应变能方程进行描述,应变能方程则可以通过应力-应变关系进行描述。
热老化温度:50℃,70℃,85℃,100℃;烘箱:对流恒温烘箱;老化时间:1,2,4,7,14,30,45,60,75,90,100,120,150,180天。
为了获得EPDM、NBR的本构常数关系,我们进行了一系列基础实验,如:硬度、单轴拉伸。
样品的硬度测试根据国际橡胶硬度标准执行(IRHD)。
利用材料试验机,在100mm/min 的速度下进行单轴拉伸试验,并通过激光伸长计来测量饶度,见图(2a)。
对于老化实验,则通过提升温度来加速老化。
图2 橡胶材料的机械测试:(a)单轴拉伸(b)热老化试验为了进行寿命预测,根据ISO815,我们对热老化后的组件进行了压缩永久变形实验,压缩变形的温度条件从50℃到100℃,时间从1天到180天。
压缩实验通常是在单向力作用下,且有一定高度限位下进行的,压缩永久变形率可以用下面的公式进行计算。
EPDM橡胶具有优异的耐候性,在硫化过程中,诱导期较长,硫化速度也较慢。
NBR橡胶具有优异的耐油性,在硫化过程中,诱导期较短,硫化速度也较快。
EPDM、NBR具有不同的化学性能,EPDM是非极性橡胶,NBR为极性橡胶。
在这篇论文中,我们探讨了EPDM、NBR硫化橡胶在70℃,85℃,100℃,老化180天的热老化行为。
同时研究了硫化橡胶的活化能及其交联密度的变化情况。
老化时间的不同会引起活化能的变化,继而引起热老化行为的改变。
图3显示了EPDM、NBR硫化胶交联密度变化率随老化时间的变化趋势。
交联密度的变化率是通过测试硫化橡胶老化前的交联密度和老化后的交联密度而得到。
交联密度的变化率随着温度的升高和时间的延长而逐渐加大。
图3硫化胶交联密度变化率随老化时间的变化趋势:(a)EPDM;(b)NBR 从图3中可以看出,EPDM硫化橡胶交联密度在老化初期变化速度较快,然后趋势逐步变缓,在70℃,85℃,100℃下老化30天,交联密度分别增加10.0%,17.6%,22.6%。
在70℃,85℃,100℃下老化180天,交联密度分别增加17.3%,27.9%,42.5%。
NBR硫化橡胶交联密度在整个老化期都显著增加,见图3b。
尤其是在100℃条件下老化时,交联密度更是以指数形式增加。
在100℃下,老化75天,硫化胶交联密度增加了300%。
从图中看,100℃下,NBR硫化橡胶仅仅进行了75天的老化试验,这是因为在老化到90天时,样品发生了严重的龟裂现象。
总之,NBR交联密度的变化远远大于EPDM交联密度的变化,这可能是因为受-CN的影响,NBR的极性远远大于EPDM的极性,极性的不同也导致了两者化学性质的不同。
我们尝试用活化能来解释EPDM及NBR热老化行为的不同。
利用阿伦尼乌斯方程,将lnk对1/T作图,得到活化能。
k指交联密度的变化率,T是老化温度。
图4分别是EPDM、NBR硫化橡胶的活化能与老化时间的关系图。
活化能随老化时间的变化而改变。
新的交联网络不断形成,旧的交联网络不断消失,这也导致了交联网络与交联的结构类型是在不断变化的。
在老化的前45天中,EPDM硫化胶的活化能是逐渐降低的,随后几乎保持在一个常数状态,见图4a。
而这又是EPDM、氧化锌、硫磺、硫化残余物等综合作用的结果。
NBR硫化胶则与EPDM硫化胶的情况不同,活化能先降低,然后又迅速上升,见图4b。
正如前面所说,NBR的极性大于EPDM,这有利于NBR硫化橡胶在老化过程中活化能的提高。
图4硫化橡胶的活化能与老化时间的关系图:(a)EPDM;(b)NBR 实验结果表明,硫化橡胶组分的不同会影响老化过程中交联密度的变化。
同时硫化橡胶的热老化行为,可以很好的通过活化能与老化时间之间的关系进行描述。
在一个初始载荷的作用下,橡胶的交联结构发生了改变,宏观上表现为具有较低的挺性,阻尼特性也发生了改变,载荷曲线与卸载曲线是不一致的,同时应变引起了应力软化,这种现象我们叫做“mullin效应”。
图5 应力-应变“mullin效应”曲线图:(a)EPDM;(b)NBR 图5是EPDM、NBR的单轴拉伸测试所表现出的“mullin效应”图。
当应力与应变曲线不再有明显的改变,这就意味着材料达到了较稳定的的应变水平。
而通常,需要3-5次的重复拉伸试验就可以达到这样的一个稳定状态。
热老化后材料的许多性能发生了改变,我们需要通过一些测试手段来进行表征,比如:拉伸应力测试,应力-应变测试。
图6和图7就是EPDM、NBR硫化胶在不同热老化条件下的应力应变曲线图。
图6 EPDM应力-应变曲线:(a)70℃;(b)85℃;(c)100℃图7 NBR应力-应变曲线:(a)70℃;(b)85℃;(c)100℃我们知道随着热老化温度的升高,热老化时间的延长,橡胶挺性会增加,而且相比EPDM,NBR的增加更加明显。
随着温度的升高,化学反应速率一般都是增加的。
为了推算降解与温度之间的关系,将样品置于不同的温度下,并测试不同温度下性能的不同。
这样的话,为了测得给定温度和给定时间下的降解程度,我们可以通过对曲线进行外推的方法进行估算。
为了测得一些系数与温度之间的关系,阿伦尼乌斯方程是很常用的一个方程。
阿累尼乌斯方程如下:某一给定温度下的反应速率可通过给定温度下某一性质的变化来进行计算。
几乎在所有情况下,压缩永久变形都是随着老化时间的延长而增加的。
压缩永久变形可见图8。
图8反应了两种不同橡胶基体硫化胶在不同温度下,压缩永久变形随时间变化的情况。
在适当的情况下,可以模拟材料的某一特性的时间的对数与绝对温度的倒数之间的线性关系,而某一特定温度下的反应速率则可通过特定温度下某一性质的变化来进行计算。
通过压缩永久变形实验,我们在表2和图9中提出了一系列预测使用寿命的方程。
图8 压缩永久变形与时间关系:(a)EPDM;(b)NBR表2 EPDM、NBR的阿伦尼乌斯方程表达式图9阿伦尼乌斯方程曲线:(a)EPDM10%;(b)EPDM15%;(c)NBR10%;(d)NBR15% 表3是NBR、EPDM两种橡胶的使用寿命预测,表中可以看出,EPDM的使用寿命大于NBR的使用寿命。
结论为了保证橡胶组件的安全性和可靠性,在设计过程中,橡胶材料的性能以及使用寿命的预测都非常重要。
为了研究热老化对材料性能的影响,我们做了应力-应变曲线。
实验结果表明材料的交联密度与硫化橡胶的组成成分有关,活化能与老化时间的关系可以很好的用以描述老化行为。
当然通过实验发现,随着时间的延长,温度的增加,材料的挺性增加。
老化后,NBR性能的变化要大于EPDM。
通过压缩永久变形实验,我们提出了使用寿命预测方程。
文中,我们提出的预测寿命的方法,在橡胶组件设计之初,就可以粗略的用以预测制品的寿命。
参考文献译自:Chang Su Woo, Sung Seen Choi ,Useful lifetime prediction of rubber components using accelerated testing,IEEE TRANSACTIONS ON RELIABILITY[J], VOL. 59, NO. 1, MARCH 2010。