热重法评估橡胶绝缘材料的热老化寿命
热重点斜法快速评估氟硅橡胶贮存寿命
高温 烘 箱 加速 老 化 与贮 存 条件 箭发动机 内的高温高压燃气 。在长期贮存过程 中， 在一 定 温 度 范 围 内 ， 即橡 胶 材料 发生 氧化交 联 、 氟硅橡胶 ０ 形密封圈易受环境因素（ 、 、 如热 氧 机械应 下 老 化 的变质 机理 相 同 ， 宏 力等） 响发生老化 ， 影 使得密封性降低而引起泄漏 ， 断链 降解 等 化学 变 化 ， 观 上 表 现为 压 缩永 久 变形 进 而导致 固体火 箭发 动机 失效 。 因此必 须准 确预 估 率 ｅ等物 理 机械 性 能 随 老化 时间 延长 呈 单 调变 化 。
Ｈ ／ ０７ ２０ 利用 ４ 以上不 同温度的热 个 氟硅橡胶贮存寿命 ， 及时更换 已失效的 ０ 形密封圈， 因此 ， ＧＴ３８ —０ １ 空气 加速 老化 试 验结果 可外 推 预测 橡胶 密封 材料 常 避 免带来 经济损 失 。
收稿日期 ： ０ － ８ ０ ２１ ０—６ Ｏ
ＷＥ Ｘ ａ — ｉ 一 Ｌ Ｚ － ｕ ， Ａ Ｇ Ｗａ －ｕ ， ＵＳ ｕ ｈ ａ一 Ｌ Ｏ Ｔａ － ｕ ｎ， Ｉ ｉｏ ｑｎ ， Ｉ ｅ ｈ ａ一 Ｙ Ｎ ｎ ｊｎ一 Ｙ ｈ — ｕ 。， Ｕ ｉ ｙ ａ ‘ ｎ
（ ． ｏ５ ｓｔｔ ｏ Ｏｒｎ ｎｅ ｎ ｕｔ ｈｎ ， ｈ ｎ ｎ ０ ０ ９ Ｃ ｉａ １ Ｎ ．９ ｎｕｅ ｆ ｄ ａｃ ｄ ｓｙＣ ｉａ Ｃ ｏ ｇ ｇ ０ ３ ， ｈｎ ； Ｉ ｉ Ｉ ｒ Ｑｉ ４
（． １ 中国兵器工业第五九研究所， 重庆 ４ ０ ３ ； ０ ０ ９
２ 重庆市环境腐蚀与防护工程技术研究中心 ， ． 重庆 ４ ０ ３ ） ０ ０ ９
摘 要 ：阐述 了热 重点斜 法（ Ｐ ） Ｔ Ｓ 的基 本原 理 。利用 热重 分析 法求算 出氟硅 橡胶 的功能性 活化 能 Ｅ， 同时
橡胶老化与橡胶热老化试验标准
橡胶老化与橡胶热老化试验标准老化是橡胶性能受损的主要原因之一。
由于产品的配方和使用条件各异，老化历程快慢不一，所以，需要通过老化试验来测定和评价，以评定橡胶老化的程度及其对性能的影响。
老化试验就是在外部条件下，经过一定时间后，考核橡胶性能前后变化（一般是性能下降或劣化）化的试验方法及所用的测试手段。
常用的橡胶老化试验方法和有关装置如下。
自然老化试验橡胶试片在拉伸状态下，放置在室外自然环境中，经长时间日晒雨淋后，观察、测定和比较前后的性能变化。
这种方法虽逼真度高，对实际状况的模拟性强，但往往费时太长，一般作为辅助参考是合适的，但要在短时间内完成测试，得出结论是不可能的。
2．加速老化试验为了在较短时间内得到老化试验数据，有必要采用加速型的老化试验，即强化试验条件，加快老化进程，大幅度缩短测试周期，较快地获得测试结果一老化数据。
这类试验项目有：1．烘箱加热老化试验简称热老化试验，是目前应用最广的方法。
所用的测试设备是加热烘箱。
加热温度（常用为70和100c【＝）和时间（常用为72、144 h）可以设定。
试片悬挂在箱内的回转片架上。
试验结束后，取出试片，测定其性能，并与老化前数据进行对比，计算老化系数，衡量其减损程度。
例如，某胶料热老化前的拉伸强度为20 MPa，热老化后降为12 MPa，则老化系数为0．6．2．天候老化试验模拟在室外使用时的环境条件，对试样进行箱内的加速老化试验。
试验装置能再现实际使用中遇到的气候条件，如光晒（以灯光照射代替）、雨淋（以喷水代替）所以，在仿真、模拟条件下的加速老化试验光源采用紫外光或碳弧灯。
试验时间可在101000 h内调节。
试验结束后除进行物理性能测定外，还需观察其表面龟裂状况。
3．臭氧老化试验用来考察臭氧对橡胶的损害程度。
试验装置是密闭的臭氧老化箱。
内有臭氧发生器，通过水银灯产生一定浓度的臭氧。
试片试验时接受一定的的拉伸变形。
经一定时间后观察试样表面裂纹深度，判断胶料的抗臭氧水平。
各类绝缘材料热老化寿命试验方法概述
各类绝缘材料热老化寿命试验方法概述摘要：热老化是材料老化的基本形式，长期受热后，一些绝缘材料的抗弯和抗张强度均会显著降低，当受到机械作用后容易损坏而导致绝缘击穿。
本文首先介绍了绝缘材料的性能，分析了各类绝缘材料热老化寿命试验方法。
关键词：绝缘材料；热老化；试验方法绝缘材料品种较多，其热老化试验方法也有差别。
这主要是指测试的电气物理性能而言，即不同品种的材料，使用不同的功能性。
如浸渍漆和漆布，用曲面电极击穿电压；绝缘薄膜用抗张和延伸率等。
当前通用的热老化试验方法有常规法（CA）和快速法两类。
基于此，本文阐述了各类绝缘材料热老化寿命的试验方法。
一、绝缘材料性能绝缘材料又称电介质，是指在直流电压作用下，不导电或导电极微的物质。
其作用是在电气设备中将不同电位的带电导体隔离开来，使电流能按一定的路径流通，还可起机械支撑和固定，以及灭弧、散热、储能、防潮、防霉或改善电场的电位分布和保护导体的作用。
1、击穿强度。
绝缘材料在高于某一数值的电场强度作用下，会损坏而失去绝缘性能，这种现象称为击穿。
而绝缘材料被击穿时的电场强度称为击穿强度。
2、耐热性。
当温度升高时，绝缘材料的电阻、击穿强度、机械强度等性能都会降低。
因此，要求绝缘材料在规定的温度下能长期工作且绝缘性能保证可靠。
另外，不同成分的绝缘材料耐热程度不同。
3、绝缘电阻。
绝缘材料呈现的电阻值为绝缘电阻，通常，绝缘电阻一般达几十兆欧以上。
绝缘电阻因温度、厚薄、表面状况（水分、污物等）的不同会存在较大差异。
此外，绝缘材料的电阻率虽然很高，但在一定的电压作用下。
总有微小电流通过，这种电流称为泄漏电流。
4、机械强度。
根据各种绝缘材料的具体要求，相应规定的抗张、抗压、抗弯、抗剪、抗撕、抗冲击等各种强度指标，统称为机械强度。
5、其他特性指标。
有些绝缘材料以液态形式呈现，如各种绝缘漆，其特性指标就包含黏度、固定含量、酸值、干燥时间及胶化时间等。
有的绝缘材料特性指标还涉及渗透性、耐油性、伸长率、收缩率、耐溶剂性、耐电弧等。
热重点斜法估算硫化橡胶的热老化寿命
50 34. 3 432. 0
50 34. 9 436. 3
1 76
橡胶工 业
2001 年第 48 卷
lnP A= - 0. 138 801 762- 5. 051 395 007 @ 10- 4 SA 相关因数为- 0. 925 6
lnP B= - 0. 245 559 471- 3. 609 581 498 @ 10- 4 SB 相关因数为- 0. 882 2
配方 B: SBR 70; NBR 20; PE 10; 增塑 剂 DOP 15; 硫化剂 BP O 0. 7; 硫黄 1. 8; 促 进剂 1. 6; 防老剂、补强剂等 适量。
两种配方原料按常规方法混炼得到 A 和 B 两种硫化胶。 114 性能测试
以胶料扯断伸长率作为其物理性能考察指 标, 以胶料扯断伸长率下降到原始值的 50% 作 为该材料的热老化临界值, 热老化性能试验按 GB 3512 ) 83 进行, 扯断 伸长率 测试按 GB/ T 528 ) 92 进行。
与文献[ 1] 中类似橡胶 常规热老化法 的试验结 果接近。
3 结语 热重点斜法是在常规热老化法的基础上,
结合仪器分析及统计规律演变而来的估算硫化 胶热老化寿命的方法。其优点在于只需要做一 个温度点的热老化性能试验, 即可得到材料的 热老化寿命, 并保证一定的准确度, 与传统方法 相比, 可节约大量的物力、人力和时间( 整个试 验过程大约需要 1 个月) 。因此, 在目前尚没有 绝对准确而又经济的胶料快速热老化寿命试验 方法的情况下, 本方法对于硫化橡胶及其制品 不失为一种经济、简便且相对准确的热老化寿 命估算方法。
1 实验 111 主要原材料
SBR, 牌号SBR1502, 齐鲁石化公司橡胶厂
热重-微分热重法快速评定漆包线热老化寿命
摘要：作为制造各种电机，电器，以及电讯仪表磁绕组关键材料的漆包线，能够直接影响到生产出来产品的质量以及实用性。这些电器在具备了一定的综合性能之后，热稳定性强和寿命长的漆包线，就能够为设计制造当中创造出大功率、实用性强、便捷携带的电讯仪表和电机电器提供有力的制造条件。因此，漆包线的热稳定性和使用寿命的评定工作一直受到国内外相关研究部门的关注。
三、微分热重法的优点
采用热重分析法对漆包线的使用寿命进行相应的研究，相对于烘箱法大大地缩短了检测过程中的时间，并且简化了实验的操作步骤，同时采用微分热重分析法还大大的降低了在检测过程之中的成本问题，能够很好地适应快速评定的需求，也符合当今中国的发展趋势，因此广泛地利用此项技术能够很好地改善在电器、电机等制造过程中漆包线所存在的相应问题。现场应用表明，利用微分热重法的快速评定设计合理，电机电器制造能够成功开展，实验所得到的结果真实可靠，让其繁琐的评定过程得到良好的改善。所以，利用热重分析法得出漆包线的寿命既能够保证在应用过程当中可以给工程设计师更多选择，又能够降低在检测过程中产生不必要的费用，还能够保证在评定的过程当中减少评定的次数，保证漆包线的生产能够顺利的进行下去。达到省时、省力、省成本的效果，因此可以看出微分热重法在对产品耐热性的鉴定工作之中产生了非常大的影响。
实验可以得出，漆包线的绝缘膜的组成成分虽然不同，但是经过TGA曲线分析，其耐热等级以及初始阶段所展现出来的活化能的变化都不大，随着失重程度的增大，其耐热等级也得到了相应的提高。因此利用这项研究可以表明利用微分热重法可以快速的鉴定出材料的耐热性能，从而通过鉴定出的耐热性能就能够确定其使用寿命。
2.3结论
一、热重分析法的应用
在进行漆包线耐热性能的检测过程之中采用热重分析法，就是在设定的过程之中采取升温处理，然后再记录下随着温度的升高，漆包线所发生的一些重量上的变化，进而就可以快速的评定出漆包线的耐热性能问题。通过国内外的研究表明，这项微分热重技术可以完全的将以前的烘箱老化检测的方法给代替。通过将漆包线的外绝缘层放到TGA仪器当中进行不同升温速度下漆包线老化的试验，从而来记录由升温速率改变的情况下漆包线的热失重曲线，进而在这个曲线当中确定出特定情况下漆包线的老化分解的温度。然后再根据相应的公式计的温度之中检测出最大的使用寿命。这个技术相对于烘箱检测方法来说在时间周期方面节省的不是一点半点。因此采用微分热重法对漆包线进行评定的方法就成为非常好的评定方式。
电力设备密封圈橡胶材料寿命评估分析
超 出 上 限 时 ，老 化 机 理 发 生 改 变 与 自 然 老 化 机 理 不 再 相 同 ，
活化能并不能完全用物化分析方法得到的活化能替代，因此
点斜法的可靠性还有待进一步探索。
1.2 动力学曲线直线化法
动力学曲线直接化法是一种两步法，橡胶材料性能变化P 随时 间 t 的 变 化 关 系 用 动 力 学 曲 线 描 述 ，然 后 通 过 坐 标 转 换 ， 将曲 线 变成直 线 ，再 求出 各个 温度下 的 速率常 数 k ，并利 用 Arrhenius 公 式（2）外 推 出 常 温 下 的 速 率 常 数 k ，这 样 就 可 以 确 定常温下的性能变化方程，接着就可以预估常温下的橡胶寿命。
利用动力学曲线直线化法的最大优点就是可以大大缩短
试验时间，但是，要使预测结果准确就需要选择合适的动力学
公式。通常情况下描述橡胶性能P和时间t的动力学公式为指
数方程，最常见也最简单的公式如下：
y=e-kt
（6）
式（6）只要两边同时取对数就可以变成直线方程了，由于
有 时 式（6）变 形 后 拟 合 出 来 的 情 况 不 一 定 很 好 ，因 此 除 了
本文讨论的是环网柜或柱上开关密封圈材料的使用寿 命，即橡胶在实际应用中，受力状态情况下能保持密封性能的 年限。
1 常用的橡胶老化寿命预测方法
1.1 Dakin寿命推算法
这 是 一 种早 期 模 型 中 经 典 的 预 测 寿 命 的 计 算 方 法 ，它 由
Dakin在1984年提出，是在橡胶某种性能变化到P时，建立起此
不管（f P）如何，式（4）都能够成立。大量实践已经证明了式（4） 是 可 靠 的 ，而 且 该 法 计 算 简 单 ，因 此 得 到 了 广 泛 应 用 。 但 是
材料的评估寿命方法
电气设备在运行过程中，其绝缘材料或绝缘结构因承受热、电和机械应力等因子的作用而性能逐渐变坏，最后导致损坏，这种现象称为老化。
由于各种电气设备运行的条件不同它们所承受的主要老化因子也不相同。
因此，绝缘材料或绝缘结构的老化有热老化、电老化和机械老化等。
例压电机、它承受的场强不高，它的损坏主要由电机中产生的热造成，因此应该对用于这种电机中的绝缘材料进行热老化试验。
又如高压电力电缆，其绝缘材料承受板高的电场强度，对这种材料必须进行电老化试验。
此外，各种老化因子往往有相互作用，为了使试验与实际运行相一致，应把几种老化因子组合起来，进行多因子老化试验。
绝缘结构或绝缘系统是由几种不同绝缘材料构成，而材料之间又存在是否相容的问题，因此绝缘结构的耐久性与绝缘材料的不同，除了考核绝缘材料的耐老化性能以外，必须考核绝缘结构的耐老化性能，才能保证长期运行的可靠性。
一般电气设备的使用期限为15～20年。
要在短时期内（设半年或一年）获得或比较绝缘材料或结构的寿命的耐久性，必须强化老化因子，即进行人工加速寿命试验。
这种试验都制订了国家标准，以便获得的结果可以相互比较。
这种试验也有国际标准，例如IEC出版物“216”《确定绝缘材料热耐久性导则》。
近年来，因新材料不断出现，通常采用的加速热老化试验时间太长，已满足不了生产需要，各国都在研究所谓快速老化试验，但这些方法还不够成熟，尚在探索中。
7－1热老化试验热老化是以热为主要老化因子而使绝缘材料或绝缘结构的性能发生不可逆变化。
热老化试验用来研究、比较和确定绝缘材料或绝缘结构的长期工作温度或在一定工作温度下的寿命。
一、绝缘的耐热分级在电工技术中，常把电机电器的绝缘结构或绝缘系统以及绝缘材料按耐热等级分类。
耐热等级由绝缘，包括绝缘材料与绝缘结构在电机电器运行中允许的最高长期工作温度决定。
属于某一耐热等级的电机电器，不仅在该等级的温度下短时间内不会有显著的性能改变（如不变软、不着燃、绝缘性能没有明显降低等），而且在该温度下长期运行时绝缘也不发生不该有的性能变化，并能承受正常运行时的温度变化。
船用丁苯橡胶绝缘电力电缆剩余寿命评估
船用丁苯橡胶绝缘电力电缆剩余寿命评估吕井勇;王向军【摘要】采用实验室加速热老化并结合Arrhenius热老化方程,对船用丁苯橡胶绝缘新电缆的使用寿命进行预测.然后将新电缆实验数据中的性能失效值作为使用中电缆实验性能失效评判标准值,对使用中的丁苯橡胶绝缘电力电缆的剩余寿命进行计算,通过计算两者之差得到使用中电缆的剩余寿命,计算结果基本和实际情况一致.证明了利用该方法对使用中的电缆的剩余寿命进行评估可靠实用,为使用中的电缆预防性更换提供理论和实践依据.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2014(024)004【总页数】6页(P42-47)【关键词】绝缘电缆;热老化方程;寿命评估【作者】吕井勇;王向军【作者单位】海军工程大学电气与信息学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气与信息学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TM247;TQ333.1近些年船舶电缆的运行是否安全可靠在船舶安全评估中逐渐引起了人们的重视。
目前国内常用的对船用电缆的绝缘状态的检测手段主要是通过简单的目视检测和对绝缘电阻进行测量2种方法。
这2种检测方法都有其局限性，它们只能检查出电缆绝缘破损这类很明显的故障，而不能对电缆绝缘性能的状态、内部缺陷和电缆剩余寿命做出有效的评估[1]。
橡胶材料的老化是影响橡胶使用寿命的一个很重要的因素，而且在实际使用中其老化过程往往进展得很缓慢，老化周期比较长，所以人们不可能对橡胶材料或制品采用与其实际使用或贮存的情况完全相同的条件来获得相关的老化数据。
因此，采用与橡胶材料实际使用情况相类似的模拟方法，即使其老化过程加速但老化机理不变的加速老化方法及寿命评估模型对橡胶材料的寿命进行评估具有重大意义。
目前，比较成熟的加速老化实验方法主要包括烘箱加速老化实验法、湿热老化实验法、氧弹加速老化实验法、空气弹加速老化实验法和臭氧加速老化实验法等。
其中，烘箱加速老化实验和湿热老化实验是目前最常用的2种方法[2-4]。
橡胶制品的使用寿命推算
橡胶制品的使用寿命推算根据不同的材质配方及使用环境使用寿命自然不一，目前我国有相关的标准可以供参考进行加速试验，进而推算出橡胶的使用寿命，如GB/T20028-2005硫化橡胶或热塑性弹性体应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度。
阿累尼乌斯图推算高分子材料贮存寿命和最高使用温度的适用范围：1.被测试的高分子材料假定在引起预定性能变化所需时间的对数与相应的绝对温度倒数之间存在近似的直线关系（阿累尼乌斯定律）。
2.被测定的高分子材料经过一定时间的热空气老化后应会导致性能的变化，选定的性能通常在试样回复到室温后再进行测试。
3.在选定的测试温度范围内，被测试的高分子材料不应发生转变，特别是一级转变。
测试性能的选择应优先采用高分子材料样品在实际应用中有实际意义的性能进行测试，测试方法应符合有关国家的规定。
GB/T20028-2005应用热空气加速老化试验方法，推算橡胶制品在指定温度下的寿命，以某一指定的性能为指标，推算其在室温下达到临界值50%和30%对应的寿命。
需通过预试验选择合适的最高温老化温度。
最高温度的确定非常重要，温度过高，材料的老化机理发生了改变，得出的数据与实际情况可能会偏差很大；温度过低，会延长老化周期，违背快速检测、人工加速的初衷。
根据预试验确定的最高试验温度，选取几个温度点，要求间隔一致，对样品进行老化试验，根据选定的性能指标对老化前后的样品进行性能测试，当测试指标值达到临界值时，结束老化试验。
通过热老化来推算产品使用寿命，这一方案未考虑产品实际的使用环境，如高压、耐液体介质、光照、湿热等影响因素，可根据产品实际使用环境影响因素，并结合热空气老化前后性能的变化来进行推算，具体可参考以下标准。
可能涉及的检测标准（试具体测试而定）：GB/T3512-2014硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定GB/T6344-2008软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定GB/T7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）GBT7759.1-2015硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定第1部分：在常温及高温条件下GBT7759.2-2014硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定第1部分：在低温条件下GB/T10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法GB/T20028-2005硫化橡胶或热塑性弹性体应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度GB/T7764-2001橡胶鉴定红外光谱法GB/T14837-1993橡胶及橡胶制品组分含量的测定热重分析法GB/T11206-2009橡胶老化试验表面龟裂法GB/T13642-2015硫化橡胶耐臭氧老化试验动态拉伸试验法GB/T15905-1995硫化橡胶湿热老化试验方法-。
(橡胶)高分子老化测试的7种方法和老化测试标准
（橡胶）高分子老化测试的7种方法和老化测试标准什么是老化试验？老化试验主要是指针对橡胶、塑料产品、电器绝缘材料及其他材料进行的热氧老化试验；或者针对电子零配件、塑化产品的换气老化试验。
老化试验又分为温度老化、阳光辐照老化、加载老化等等高温老化一般分几个等级进行，工业的一般用70度，4个小时，15度一个等级，一般有40度、55度、70度、85度几个等级，时间一般都是4个小时。
根据老化试验产品的多少分为2种方法测试1、老化箱主要针对塑胶产品，而且数量和体积不很大的产品比较实用。
2、老化柜或是老化房主要针对高性能电子产品（如：计算机整机，显示器，终端机，车用电子产品，电源供应器，主机板、监视器、交换式充电器等）仿真出一种高温、恶劣环境测试的设备，是提高产品稳定性、可靠性的重要实验设备、是各生产企业提高产品质量和竞争性的重要生产流程，该设备广泛应用于电源电子、电脑、通讯、生物制药等领域。
七大老化试验方法目前，研究高分子材料的老化试验方法有很多，主要包括气候老化试验，紫外老化试验，臭氧老化试验，热空气老化试验，高低温交变老化试验，湿热老化试验，介质老化试验，盐雾老化试验等。
1、气候老化试验所谓气候老化试验就是将高分子材料试验样品暴露于大气环境条件下，从而获得材料样品在大气环境暴露下的老化规律，对高分子材料的性能进行分析，并预测其使用寿命的一种研究方法。
气候老化试验又可以分为两种：其中一种便是自然暴露试验，即将高分子材料试验样品暴露于真实的大气环境下，以获得材料在真实环境下的老化行为，这种老化试验方法所获得的老化信息最为准确，是获得高分子材料老化行为的最为有效的方法，但是这种试验方法周期时间太长，费时费力。
在美国的佛罗里达州、中国的万宁、漠河以及武汉等地都有人进行过为期超过一年的大气暴露试验。
另外一种便是人工气候老化试验，人工气候老化试验即是指人通过在室内对真实大气环境条件进行模拟或者是加强某一环境因素以在短时间内获得材料老化行为的老化试验方法，这又被称为人工模拟老化或者人工加速老化。
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表1 EPDM、EV A 和E P R 在不同升温速率下的
热失重温度
（单位久）
火茧率/
2
4
6
8
10
材料 % °C *min _1 °C *min _1 °C *min _1 °C *min _1 °C *min _1
EPDM 5 5
EVA 10 15 5
EPR 10 15
303.3 314.3 326.9 335.7 341. 1 308.0 315.2 324.5 334.2 338.7 337.3 346.7 352. 8 357.9 360.5 355.0 363.0 367.7 370.5 373.0 261.4 280.3 293.4 297.4 306.9 294.4 311.2 320.7 324. 1 335. 1 313.3 331.5 341.4 344.9 356.2
材料的热寿命方程。
关 键 词 ：热 重 分 析 ；绝 緣 材 料 ；活化能
中图分类号:TM215. 2
文献标识码:A
文 章 编 号 :1672~6901(2017)06^0021-03
Thermal Aging Lives Evaluation of Rubber Insulation Materials by TGA HAN Yong-jin, HONG Ning-ning, PAN Guo-liang
〇 引言
橡 胶 材 料 具 有 优 异 的 电 绝 缘 、耐 臭 氧 和 耐 候 性 能 ，广泛应用于机车、舰 船 、煤矿、核电站等领域的电 线 电 缆 。但 橡 胶 材 料 易 老 化 ，老 化 后 对 材 料 的 各 种 性 能 影 响 很 大 ，因 此 有 必 要 对 其 热 老 化 寿 命 进 行 评 估 [12]。 目前，绝缘材料的热寿命评估方法有两类：
材料的热寿命方程[67]，为今后此类材料的应用提供 寿命评估的方法和依据。
1 试验部分
1 . 1 试验样品 电缆绝缘料:EPDM、EVA和 EPR,上海核工程
收 稿 日 期 =2017-06-14 作 者简 介:韩永进（ 1982 - ) , 男 ，硕 士 ，工程师. 作者地址:上海市军工路1000号 [200093 ].
由 图 1 可 知 ，EPDM在 30 ~ 600 °C 范围内以 2 °C/min的升温速率下的热分解过程分成了三步， C 在 390° 前 为 分解起始阶段，这一阶段的热失重曲
线是活化能拟合所关注的区域。各升温速率下失重
率为5 % 的 TGA曲线所对应的分解温度在起始分解
失 重 阶 段 （在 同 一 步 分 解 反 应 阶 段 ），而失重率为
2017年第6 期 No. 6 2017
Electr电ic
线Wi电re
缆 &
Cable
2017年 12月 Dec.,2017
热重法评估橡胶绝缘材料的热老化寿命
韩 永进 ， 洪宁宁， 潘国梁 ( 上海电缆研究所有限公司，上 海 200093)
摘 要 ：采 用 热 重 分 析 （TGA)研 究 了 三 元 乙 丙 橡 胶 （EPDM) 、乙晞-醋酸乙晞共聚物（E V A )和 乙 丙 橡 胶 （E P R )三 种 橡 胶 材 料 的 热 分 解 特 性 ，并 计 算 出 三 种 材 料 的 热 分 解 活 化 能 ，然 后 参 照 ASTM E 1 8 7 7 中 的 方 法 建 立 了 三 种
(Shanghai Electric Cable Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200093, China) Abstract：TGA was used to study the thermal decomposition characteristics of EPDM, EVA and EPR insulation ma terials. The activity energies were calculated and the thermal aging life equations were obtained by the method de scribed in ASTM E1877. Key words ：TGA ；insulation material ；activation energy
2 结果与讨论
2.1 TGA测定材料的热失重 采 用 TGA测试了 EPDM、EVA、E PR 三种材
料在 2 °C/min、4 °C/min、6 °C/min、8 °C/min 及 10 °C/m in升温速率下的热失重曲线，分 别 见 图 1、
图 2 和图 3。由热失重曲线可获得二种材料的热失 重温度，见 表 1。
2017年 12月
Dec.,2017
% 80/ ^
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40100 200 300 400 500 600 温度/°C
图 1 EPDM在不同升温速率下的热失重曲线
o
4030- 100 200 300 400 500 600
温度/°C
图 3 EPR在不同升温速率下的热失重曲线
CA 常规法（ 法 ）和基于分析法的快速评定法。常规
法准确可靠，但 需 要 在 3 ~5个恒定温度下做老化试
验 ，费力、费 时 ;快 速 热 寿 命 评 估 法 如 DSC法 、 TPS
法 ，因测试周期短、试 样 少 、操作简单等优势而成为 研 究 热 点 >5]。
本文采用TGA测定了三元乙丙橡胶（EPDM) 、 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 和 乙 丙 橡 胶 （EPR) 三 种材料的热失重曲线，通 过 Arrhenius方程计算出三 种 材 料 在 特 定 失 重 率 下 的 活 化 能 ，并 采 用 ASTM E1877-00和 ASTM E1641-07中的方法建立了三种
1 0 % 的各升温速率下的TGA曲线所对应的分解温
度 不 在 同 一 步 反 应 阶 段 ，不 能 用 于 计 算 活 化 能 。 同 样 ，1 5 % 的各升温速率下对应的分6 期
No.6 2017
电线电缆
Electric Wire & Cable
设计研究院提供。
1 . 2 试验仪器 TGA:TG209F1 型 ，德 国 耐 驰 仪 器 制 造 有 限
公司。
1 . 3 试验方法 C 在 空 气 气 氛 下 ,30 ~600 ° 温 度 范 围 内 ，分别
以 2 °C/min、4 °C/min、6 °C/min、8 °C/min 及 10 t /min的升温速率测量材料的热失重曲线。