橡胶老化理论及试验
天然橡胶老化测试条件
天然橡胶老化测试条件一、引言天然橡胶是一种重要的工业原料，广泛应用于汽车轮胎、橡胶制品等领域。
然而，天然橡胶在长期使用过程中会发生老化现象，导致性能下降，甚至失去使用价值。
因此，了解天然橡胶老化的测试条件是至关重要的。
二、天然橡胶老化机理天然橡胶老化主要是由于氧气、热量和光照等外部因素的作用下，橡胶分子链发生断裂、交联或氧化等反应而引起的。
这些反应会导致橡胶的物理性能、化学性质以及外观等发生变化。
三、天然橡胶老化测试条件为了模拟真实环境下天然橡胶老化的情况，科学家们设计了一系列的老化测试条件。
这些条件包括温度、湿度、光照以及氧气浓度等因素。
1. 温度：温度是影响天然橡胶老化的重要因素之一。
常见的老化温度范围为40℃至100℃，其中70℃是较常用的老化温度。
在老化测试中，可以通过恒温箱或老化室来控制温度。
2. 湿度：湿度是另一个重要的老化测试条件。
通常情况下，老化湿度为40%至70%RH，具体湿度值可以根据实际需要进行调整。
湿度可以通过加湿器或湿度控制装置来控制。
3. 光照：光照是天然橡胶老化过程中不可忽视的因素。
天然橡胶在阳光下会发生氧化反应，导致老化加速。
因此，在老化测试中，可以使用紫外线灯或氙灯等光源来模拟阳光照射。
4. 氧气浓度：氧气也是促使天然橡胶老化的重要因素之一。
在老化过程中，氧气与橡胶发生反应，使其分子链断裂。
为了模拟真实环境中的氧气浓度，可以在老化实验中控制空气流通或采用氧气控制装置。
四、老化测试方法天然橡胶老化测试主要有两种方法：实验室老化测试和自然老化测试。
1. 实验室老化测试：实验室老化测试是通过模拟真实环境下的老化条件来进行的。
通常使用老化箱或老化室来控制温度、湿度和光照等条件。
在一定时间后，取出橡胶样品进行性能测试，如拉伸强度、断裂伸长率、硬度等。
2. 自然老化测试：自然老化测试是将橡胶样品暴露在自然环境下进行老化。
样品可以暴露在户外或特定的老化场所，如老化板房。
在一定时间后，取出样品进行性能测试。
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。
橡胶及橡胶制品的老化试验
橡胶和橡胶制品在储存和使用过程中，由于物理、化学、生物作用，导致其使用性能逐渐降低，甚至失去使用价值，这种现象叫做老化。
橡胶老化性能的好坏直接影响橡胶产品的使用寿命，因此研究橡
胶产品的可靠性具有重要的意义。
橡胶及橡胶制品的可靠性试验，也
称老化试验，按试验条件可分为两类。
一、自然老化试验：
自然老化试验方法，一般分为大气静态老化试验、大气加速老化
试验、自然储存老化试验、自然介质老化试验和自然生物老化试验等，虽然可获得比较可靠的试验结果，方法简便，但老化速度缓慢，试验
周期长，不能及时满足科研与生产的需要。
二、人工加速老化试验：
包括热老化、臭氧老化、光老化、人工气候老化、光臭氧老化、
生物老化，它是生产和科研中常用的老化方法。
下面我们主要讲下人
工加速老化试验中的热空气老化试验和臭氧老化试验。
1、热空气老化试验
热空气老化试验是一种最普通的热氧化试验，它是将橡胶试样置
于常压和规定温度的热空气作用下，经一定时间，测定其物理机械性
能的变化。
2、臭氧老化试验
由于臭氧的化学活性比氧高的多，所以对橡胶制品的老化性更强，使分子链断裂，并在应力作用下其表面产生裂纹，导致橡胶失去使用
价值。
橡胶材料老化机理与寿命预测研究
橡胶材料老化机理与寿命预测研究橡胶材料是我们日常生活中广泛应用的材料，如轮胎、密封制品、管道等等，但是随着时间的推移，橡胶材料会出现老化现象，导致其性能下降，失去原有的功能。
了解橡胶材料老化机理和寿命预测研究对于橡胶材料的使用和生产具有重要意义。
一、橡胶材料老化机理橡胶材料在使用过程中会遭受各种外界因素的影响，导致其材料性能发生变化，出现老化现象。
橡胶材料老化机理可以从以下几个方面进行分析。
1. 氧化老化氧化是导致橡胶老化的主要因素之一。
在空气中含氧量高的环境中，橡胶材料很容易出现氧化现象。
氧化过程中，橡胶分子的长链高分子结构会断裂，并形成一些小分子氧化产物。
2. 光老化使用橡胶材料的环境中可能会有紫外线、紫外线辐射等光源，这些光源能穿透橡胶材料并与其分子发生相互作用。
这些相互作用会导致橡胶材料的分子链结构断裂，从而形成一些小分子氧化产物。
3. 热老化常温下，橡胶材料的长链高分子结构相对稳定，但是当橡胶材料受热作用时，其分子结构会发生变化。
热老化的原因在于分子对热的敏感性，高温会引起橡胶分子的活化，从而使得其细胞结构发生变化。
4. 化学老化在使用橡胶材料过程中，橡胶材料会遭受各种化学因素的影响。
这些化学因素可能是有害物质、油性物质、水、酸、碱等，导致橡胶分子链变化并产生氧化物。
二、橡胶材料寿命预测研究针对橡胶材料的老化现象，科研工作者通过研究橡胶材料寿命预测，找出了一些影响橡胶材料寿命的因素。
1. 贮存条件橡胶材料贮存条件越好，其寿命相对越长。
橡胶材料的贮存温度和湿度对其寿命有很大的影响。
一般而言，橡胶材料要存储在干燥、避光、低温、低湿的环境中。
2. 使用环境橡胶材料在不同的使用环境下有不同的寿命。
在各种外部因素影响下，橡胶材料的寿命也会受到影响。
例如，橡胶管道在被暴露在紫外线和氧化剂等环境中，寿命会比暴露在其他环境下的橡胶管道寿命要短。
3. 橡胶材料类型不同类型的橡胶材料具有不同的寿命。
例如，氟橡胶的耐化学质量很高，该材料能够抵抗多数化学药品的腐蚀，寿命较长。
橡胶光老化标准
橡胶光老化标准一、光照条件在进行橡胶光老化实验时，应选择合适的实验光源，以模拟橡胶在实际使用过程中所面临的光照条件。
通常使用的光源有紫外灯、氙灯和荧光灯等。
其中，紫外灯能够模拟太阳光谱中的紫外部分，而氙灯和荧光灯则能模拟太阳光谱中的可见光部分。
二、老化指标橡胶光老化的主要指标包括外观变化、硬度变化、拉伸性能变化等。
这些指标可以通过观察、硬度计测量、拉伸试验等方法进行测定。
三、测试方法1.外观观察：通过观察橡胶制品在老化前后的颜色、质地、裂纹等变化，评估其老化程度。
2.硬度测量：使用硬度计测量橡胶制品老化前后的硬度，以评估其硬度的变化情况。
3.拉伸性能测试：通过拉伸试验机对橡胶制品进行拉伸，测定其老化前后的拉伸强度、伸长率等性能指标。
四、加速老化实验为了加快橡胶光老化的速度，通常需要进行加速老化实验。
该实验需要在特定的温度、湿度和光照条件下进行，以加速橡胶的老化过程。
加速老化实验可以帮助研究人员在短时间内评估橡胶的光老化性能，为产品的研发和改进提供参考。
五、抗紫外线性能紫外线是导致橡胶光老化的主要因素之一。
因此，评估橡胶的抗紫外线性能非常重要。
可以通过在紫外线照射下观察橡胶制品的变化情况，或使用紫外线照射装置进行实验，以测定其抗紫外线性能。
六、耐气候性能橡胶的耐气候性能是指其在各种气候条件下的使用性能。
耐气候性能包括耐热、耐寒、耐湿等。
这些性能可以通过在相应的气候条件下进行实验来测定。
七、老化后性能检测橡胶制品经过光老化后，其性能会发生不同程度的变化。
为了了解光老化对橡胶性能的影响，需要进行老化后性能检测。
该检测包括硬度测量、拉伸性能测试、耐介质性能测试等，以评估光老化对橡胶性能的影响。
八、使用寿命预测通过对橡胶进行光老化实验，可以预测其使用寿命。
使用寿命预测可以通过建立橡胶光老化速率与时间的关系曲线来实现。
通过观察曲线可以得知橡胶的光老化速率，从而预测其在使用寿命范围内的性能表现。
此外，还可以结合实际使用环境和使用条件等因素，对预测结果进行修正，以更准确地预测橡胶的使用寿命。
橡胶热老化试验标准
橡胶热老化试验标准橡胶制品在使用过程中，受到温度、湿度、氧气、光照等外界环境因素的影响，容易发生老化而失去原有的物理性能和化学性能。
其中，热老化是橡胶制品在高温环境下老化的一种常见方式。
为了评估橡胶制品的耐热老化性能，需要进行橡胶热老化试验。
橡胶热老化试验标准是对橡胶制品进行热老化性能评价的依据，下面将介绍橡胶热老化试验标准的相关内容。
首先，橡胶热老化试验标准的制定是为了保证橡胶制品在高温环境下的使用安全性和稳定性。
通过对橡胶制品在一定温度下的老化试验，可以评估橡胶制品的耐热老化性能，为产品的设计、生产和使用提供依据。
橡胶热老化试验标准通常包括试验方法、试验条件、试验设备、试验程序、试验结果评定等内容，以确保试验的科学性和准确性。
其次，橡胶热老化试验标准的内容主要包括试验方法和试验条件。
试验方法是指对橡胶制品进行热老化试验的具体操作步骤和技术要求，包括样品的制备、试验条件的设定、试验设备的选择和使用、试验程序的执行等内容。
试验条件是指进行热老化试验时需要控制的环境条件，包括温度、湿度、氧气浓度、试验时间等参数，这些条件对于橡胶制品的老化过程和老化速率具有重要影响。
另外，橡胶热老化试验标准还包括试验结果的评定和分析。
在试验结束后，需要对橡胶制品的老化程度进行评定和分析，通常采用外观检查、物理性能测试、化学性能测试等方法，对试验样品的老化情况进行评估和分析，以确定橡胶制品的耐热老化性能。
总的来说，橡胶热老化试验标准是对橡胶制品进行热老化性能评价的依据，具有重要的意义和价值。
通过遵循橡胶热老化试验标准，可以科学、准确地评估橡胶制品的耐热老化性能，为产品的设计、生产和使用提供科学依据，保证产品的质量和安全性。
因此，对橡胶热老化试验标准有深入的理解和掌握，对于提高橡胶制品的质量和性能具有重要意义。
丁腈橡胶的老化试验标准
丁腈橡胶是一种常用的合成橡胶材料，广泛应用于汽车、机械设备、电子产品等领域。
然而，随着使用时间的增长，丁腈橡胶会逐渐老化失效，降低其性能和寿命。
因此，进行丁腈橡胶老化试验十分重要。
本文将介绍丁腈橡胶老化试验的标准及相关内容。
一、老化试验目的丁腈橡胶老化试验的主要目的是评估丁腈橡胶材料在特定条件下的老化变化情况，以确定其耐久性和可靠性。
通过老化试验，可以预测丁腈橡胶在实际使用环境下的寿命，并为产品设计、材料选择和质量控制提供参考依据。
二、老化试验方法1. 加速老化试验：采用特定的加热设备和试验条件，模拟丁腈橡胶在长期使用过程中的老化情况。
常用的加速老化试验方法包括高温老化、氧气老化和紫外线老化等。
2. 自然老化试验：将丁腈橡胶样品暴露在自然环境下，观察其老化变化。
这种试验方法模拟了实际使用环境中的老化情况，但需要较长时间才能得到结果。
三、老化试验参数1. 温度：丁腈橡胶老化试验中常用的温度范围为50℃至150℃。
根据具体需求和应用环境，可以选择适当的老化温度。
2. 时间：老化试验的时间要根据实际需求确定，一般为数小时至数百小时。
加速老化试验的时间一般比自然老化试验短。
3. 氧气浓度：氧气老化试验中，氧气浓度是一个重要参数。
通常使用纯氧或高氧浓度的气体进行试验。
四、老化试验评估指标1. 物理性能指标：包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度和密度等。
老化前后对这些指标进行测量和对比，以评估丁腈橡胶的物理性能变化。
2. 动态性能指标：包括动态力学性能和动态磨损性能等。
通过测量老化前后的动态性能指标，可以评估丁腈橡胶的弹性、耐磨性等性能变化。
3. 化学性能指标：包括耐油性、耐溶剂性和耐酸碱性等。
通过测量老化前后的化学性能指标，可以评估丁腈橡胶在不同环境下的耐化学品性能变化。
五、老化试验标准丁腈橡胶的老化试验通常遵循国际标准和行业标准。
常用的国际标准有ISO 188、ASTM D573和D1149等。
在国内，相关标准有GB/T 3512和GB/T 7762等。
橡胶材料的耐老化性能
橡胶材料的耐老化性能橡胶材料是一种常见的材料，具有优越的弹性和耐磨性，在各行各业广泛应用。
然而，长期使用后，橡胶材料容易出现老化现象，导致性能下降，甚至失去原有功能。
因此，研究和提升橡胶材料的耐老化性能非常重要。
本文将介绍橡胶材料的老化机理、耐老化性能的测试方法以及改善橡胶材料耐老化性能的措施。
一、橡胶材料的老化机理橡胶材料的老化主要与以下几个因素有关：1. 热氧老化：橡胶材料在高温环境下，与氧气接触后发生化学反应，从而引起老化。
氧气的存在加速了橡胶分子链的氧化、断裂以及交联结构的破坏。
2. 光照老化：橡胶材料暴露在太阳光下，特别是紫外线的照射下，容易发生老化。
紫外线能够引起橡胶分子链的断裂和交联结构的破坏。
3. 湿热老化：橡胶材料长期暴露在高温湿润的环境中，水分和高温相结合会加速橡胶的老化过程。
4. 化学介质的侵蚀：橡胶材料接触到一些化学介质，如酸、碱、溶剂等，会引起化学反应，导致橡胶材料的老化。
二、橡胶材料耐老化性能的测试方法为了评估橡胶材料的耐老化性能，常用的测试方法包括以下几种：1. 热氧老化实验：将橡胶样品暴露在高温高压的空气环境下，观察样品的重量损失、硬度变化以及拉伸强度的降低程度，来评估橡胶材料的耐氧老化性能。
2. 光照老化实验：将橡胶样品暴露在具有紫外线照射设备的实验箱中，通过观察样品颜色的改变、硬度变化以及拉伸强度的降低程度，来评估橡胶材料的耐光老化性能。
3. 湿热老化实验：将橡胶样品暴露在高温高湿的环境中，观察样品的重量损失、硬度变化以及拉伸强度的降低程度，来评估橡胶材料的耐湿热老化性能。
4. 化学介质侵蚀实验：将橡胶样品浸泡在各种化学介质中，通过观察样品的质量变化以及外观的改变，来评估橡胶材料的耐化学介质侵蚀性能。
三、改善橡胶材料耐老化性能的措施针对橡胶材料老化的问题，可以采取以下措施来提高橡胶材料的耐老化性能：1. 添加抗氧化剂：在橡胶材料的制备过程中加入抗氧化剂，可以有效抑制橡胶材料的氧化反应，延缓老化过程。
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Rα =
t (α 2 , n − 2) n − 2 + t (α 2 , n − 2) 2
(4)
只有当 R>Rα 时，线性关系才成立，否则 w 不能取 1。
错误! 不能识别的开关参数。
橡胶寿命评价
（2）计算 E/R 和 B 令 Y1 = ln(K)，X1 = 1/T，a1 = ln(B)，b1 = -E/R，解方程 Y1=a1+b1X1 得最小二乘解， B =ea1，E/R =-b1。
错误! 不能识别的开关参数。
橡胶寿命评价
3. 模型参数估计
对第 i 个老化试验温度下获得的一组老化时间 τ ij 与性能变化指标 Pij 的数据
⎧ ⎪τ i1 ,τ i 2 ,τ i 3 ,L ,τ ini (i = 1, 2,L , m) ⎨ ⎪ ⎩ Pi1 , Pi 2 , Pi 3 ,L , Pini
2、对于 w=1 的情况 （1）计算 Ai、Ki 及 R 令 Y=ln(P)，X =τ，a=ln(A)，b=-K，解方程 Y=a+bX 得最小二乘解，A=ea,K=-b。可求 得 i 个老化试验温度下的参数 Ai 和 Ki，取 A=(A1+A2+…+Am)/m。R 为 X 和 Y 的相关系 数，即 R = corr(X,Y)，R 服从自由度为 n-2 的 t 分布（双侧），R 的显著性检验界限值为
ˆ )2 = ∑∑ ( P − Ae− Kiτ ij )2 J ( A, K , w) = ∑∑ ( Pij − P ij ij
i =1 j =1 i =1 j =1
m
n
m
n
w
(3)
采用逐次逼近法。首先计算 w 取 0.5 和 0.51 时对应的误差值，如果 J0.5<J0.51，则 0<w<0.5，否则 0.5<w<1，依次减小搜索空间，直至满足精度要求，使 J 值最小的一组解 A，K，w 为估计的最终解。
3.1. GJB92.2 方 法 已知：τ，P 未知：A，K，w，B，E/R 1、对于 0<w<1 的情况 （1）给定 w 初值 （2）计算 Ai 和 Ki
(2)
令 Y=ln(P)，X =τw,a=ln(A)，b=-K，解方程 Y=a+bX 得最小二乘解，A=ea,K=-b。可求 得 i 个老化试验温度下的参数 Ai 和 Ki，取 A=(A1+A2+…+Am)/m。 （3）计算 E/R 和 B 令 Y1 = ln(K)，X1 = 1/T，a1 = ln(B)，b1 = -E/R，解方程 Y1=a1+b1X1 得最小二乘解， B =ea1，E/R =-b1。 （4）获得 Ki 估计值 Ki = Be-E/RTi （5）计算预测误差
K s = e a1 +b1 X s
(5) (6)
ln ( Ks ) 的标准离差
SY 1 = S 1 +
( X − X1 )2 1 + m s m 2 ∑ ( X1i − X1 )
i =1
(7)
则 Ks 的置信限为
tα /2 ( m − 2)
橡胶寿命评价
目录
1. 2. 3. 橡胶老化试验相关规范 ................................................................................................................. 1 老化数学模型 .................................................................................................................................... 1 模型参数估计 .................................................................................................................................... 2 3.1. 4. 5. GJB92.2 方法 ......................................................................................................................... 2
橡胶寿命评价
橡胶老化理论及试验
1. 橡胶老化试验相关规范
GB/T 3512-2001 GB/T 15905-1995 GB/T 7759-1996 GB/T 2941-1991 GJB92.2-1986 GB 1683-1981 GB528-2009 GB1685-2008 GB/T 5720-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验 硫化橡胶湿热老化试验方法 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定 橡胶试样环境调节和试验的标准温度、湿度及时间 热空气老化法测定硫化橡胶贮存性能导则 硫化橡胶恒定压缩永久变形测定方法 硫化橡胶拉伸性能的测定 硫化橡胶在常温和高温下压缩应力松驰的测定 O 形橡胶密封圈试验方法
S=
(1 − r12 )∑ (Y1i − Y1 ) 2
4. 寿命预测
1、确定贮存温度 Ts Ts=Q+273.15 (K) 2、确定 Ts 对应的老化速率平均值及置信限 （1）平均值 K s Xs = 1/Ts （2）Ks 置信限
ln ( Ks ) = a1 + b1 X s
附录 1 案例 2 计算过程 ......................................................................................................................... 19 附录 2 案例 3 计算过程 ......................................................................................................................... 23 附录 3 案例 4 计算过程 ......................................................................................................................... 27
寿命预测 .............................................................................................................................................. 3 试验数据处理 .................................................................................................................................... 4 5.1. 5.2. 5.3. 数据预处理 ............................................................................................................................. 4 模型参数估计 ........................................................................................................................ 5 寿命预测 ................................................................................................................................. 5
6................................................................................................................................... 5 案例 ........................................................................................................................................................ 7 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 案例 1 ....................................................................................................................................... 7 案例 2 ..................................................................................................................................... 11 案例 3-‐GJB92.2 ................................................................................................................... 14 案例 4-‐GJB92.2 ................................................................................................................... 17