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在橡膠工業(yè)中，老化性能是評估橡膠材料質(zhì)量和使用壽命的關(guān)鍵指標(biāo)。了解橡膠老化的檢測原理及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對于確保產(chǎn)品質(zhì)量、預(yù)防早期失效以及推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。

本文將深入探討橡膠老化的檢測原理，并介紹一些國際上公認(rèn)的橡膠老化性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，幫助讀者更好地理解和應(yīng)用這些知識。

一、熱老化

評估橡膠在高溫環(huán)境下的老化性能

通常將橡膠樣品置于恒溫箱或熱老化試驗機(jī)中，在一定溫度下保持一定時間，然后觀察其性能變化，這一過程主要包括兩個方面：j氧化反應(yīng)：橡膠分子鏈中的雙鍵容易與氧氣發(fā)生自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即氧化反應(yīng)。隨著溫度的升高，氧氣的擴(kuò)散速度和活化氧化反應(yīng)的速度都會增加，從而加速橡膠的氧化過程。氧化反應(yīng)會導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián)，使橡膠的彈性、強度、耐磨性等性能降低。k熱裂解：高溫環(huán)境下，橡膠分子鏈的熱運動加劇，分子間的相互作用力減弱，容易發(fā)生斷裂。熱裂解會導(dǎo)致橡膠分子鏈的變短，進(jìn)而引起橡膠的物理性能變化，如硬度增加、伸長率降低等。

檢測標(biāo)準(zhǔn)  

GB/T 3512-2014 硫化橡膠或熱塑性橡膠 熱空氣加速老化和耐熱試驗

二、臭氧老化

評估橡膠制品在臭氧環(huán)境中的抵抗能力和耐老化性能

由于臭氧分子與橡膠分子中的雙鍵反應(yīng)能力很強，即使在臭氧濃度很低的情況下，反映也能迅速發(fā)生，因此臭氧老化是僅次于熱氧老化的一種常見的老化方式。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 7762-2014 硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態(tài)拉伸試驗GB/T 13642-2015 硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 動態(tài)拉伸試驗ISO 1431-1-2022 Rubber, vulcanized or thermoplastic — Resistance to ozone cracking — Part 1: Static and dynamic strain testingASTM D1149-2018 Standard Test Methods for Rubber Deterioration—Cracking in an Ozone Controlled Environment

三、紫外光老化

模擬橡膠在陽光照射下的老化過程

橡膠在紫外線照射下，引起光活化作用，使大分子發(fā)生光引發(fā)的氧化鏈反應(yīng)。紫外線波段易被橡膠吸收，其光子的能量與橡膠的碳碳共價鍵接近，這會導(dǎo)致橡膠的碳碳鍵加速老化斷裂。此外，橡膠吸收光能后會產(chǎn)生自由基，進(jìn)而引發(fā)和加速氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)程。這些反應(yīng)會導(dǎo)致橡膠表面龜裂、產(chǎn)品強度降低、硬度增強等老化現(xiàn)象。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 16585-1996 硫化橡膠人工氣候老化(熒光紫外燈)試驗方法GB/T 14522-2008 機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法 熒光紫外燈

四、鹽霧老化

模擬橡膠在海洋環(huán)境中的老化過程

橡膠在鹽霧環(huán)境下，受到鹽霧中的鹽分、濕度和溫度等多種因素的共同作用，導(dǎo)致橡膠材料發(fā)生老化和腐蝕。鹽霧中的鹽分主要來源于海洋或海邊大氣環(huán)境中的鹽類物質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣等。這些鹽分在鹽霧環(huán)境中會吸附在橡膠表面，并在濕度和溫度的共同作用下，形成電解質(zhì)溶液，從而引發(fā)電化學(xué)腐蝕過程。在電化學(xué)腐蝕過程中，橡膠表面的微小缺陷或損傷處會成為陽極，而橡膠內(nèi)部則成為陰極。陽極處會發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián)，進(jìn)而引發(fā)橡膠的老化。同時，陰極處會發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子，這些氫氣和氫氧根離子會進(jìn)一步與橡膠中的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)，加速橡膠的老化過程。此外，鹽霧中的濕度和溫度也會對橡膠的老化產(chǎn)生影響。高濕度環(huán)境會促進(jìn)鹽分在橡膠表面的吸附和滲透，從而加速電化學(xué)腐蝕過程。而高溫環(huán)境則會提高橡膠的分子運動速度，加速橡膠的老化反應(yīng)。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 10125-2012 人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗

五、動態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）

測量材料在不同溫度和頻率下的力學(xué)性能

在程序控溫條件下，對材料施加一定頻率和振幅的正弦波形式的動態(tài)振蕩力，同時測量材料的動態(tài)響應(yīng)，如動態(tài)模量和力學(xué)損耗等。當(dāng)橡膠等粘彈性材料受到周期性變化的應(yīng)力作用時，它們會同時表現(xiàn)出彈性和粘性行為。彈性部分使材料在應(yīng)力作用下發(fā)生形變，并在應(yīng)力消失后恢復(fù)原狀；而粘性部分則使材料在應(yīng)力作用下發(fā)生形變，并在應(yīng)力消失后保持部分形變。DMA通過測量材料的動態(tài)模量和力學(xué)損耗，可以揭示材料在不同溫度和頻率下的粘彈性行為。它可以提供關(guān)于橡膠分子鏈運動、交聯(lián)密度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等信息。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

ASTM E1640-2023 Standard Test Method for Assignment of the Glass TransitionTemperature by Dynamic Mechanical Analysis

六、熱重分析（TGA）

測量材料熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、熱分解速率等

在進(jìn)行橡膠熱重分析老化檢測時，通常將橡膠樣品暴露在模擬老化的條件下（如高溫、氧氣氛圍等），然后測量樣品在加熱過程中的質(zhì)量變化。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

ASTM E1131-2020 Standard Test Method for Compositional Analysis by ThermogravimetryGB/T 14837.1-2014 橡膠和橡膠制品 熱重分析法測定硫化膠和未硫化膠的成分 第1部分:丁二烯橡膠、乙烯-丙烯二元和三元共聚物、異丁烯-異戊二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠

七、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

檢測橡膠老化過程中產(chǎn)生的官能團(tuán)變化

FTIR是一種通過分析材料紅外光譜中吸收峰的變化來評估材料化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的方法。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

ISO 4650-2012 Rubber. Identification. Infrared spectrometric methodsISO 12965-2000 Butadiene rubber. Determination of microstructure by infra-red spectrometryISO 14558-2016 Rubber. Determination of residual unsaturation of hydrogenated nitrile butadiene rubber (HNBR) by infrared spectroscopyGB/T 7764-2017 橡膠鑒定 紅外光譜法

這些測試項目可以根據(jù)具體需求和橡膠類型選擇適當(dāng)?shù)慕M合進(jìn)行。通過對這些測試結(jié)果的綜合分析，可以全面評估橡膠的老化性能，為橡膠制品的設(shè)計、生產(chǎn)和使用提供重要依據(jù)。

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