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老化寿命测试

橡胶材料如何通过老化测试分析来评估寿命?

橡胶如何通过老化分析来评估寿命? 


橡胶寿命评估其实也就是对橡胶材料老化性能的分析。耐老化性能测试常有自然老化,人工加速老化等测试。自然老化测试是评估材料环境寿命的最佳方法。但是,测试周期长,环境条件不可控,不同地区的环境条件不同,各种影响因素无法分离。人工加速老化测试在早期主要使用氧气吸收来表征橡胶的老化速率和程度。后来人们开始关注橡胶物理性能变化的研究,并产生了烤箱加速老化试验方法。同时,出现了氧弹加速老化,空气加速老化和人工气候加速老化的测试方法,但其中大多数的耐老化性能测试仍基于烤箱加速老化测试。拜恩检测工程师认为烤箱的加速老化最接近实际的自然老化,用烘箱加速老化的方法,首先可以缩短测试周期,其次可以控制研究的环境条件,并可以获得可比的结果。

一、橡胶寿命评估原理

橡胶寿命评估是利用橡胶老化的实质,即橡胶分子链的主链、侧链、交联键断裂反应占优势,老化表现为橡胶变软、表面发粘, 因为分子链断成小分子和链段了, 如 NR、IR、IIR、PU 、CHR 等。橡胶分子链,先是断裂反应,同时以新的交联反应占优势,老化呈现出表面变硬、发脆产生裂纹等,因为分子链产生很多新的交联,如 BR、SBR、NBR、EPDM 等。一般橡胶分子链在老化过程中,按照 3 种基本机理(异裂、均裂、环化反应)完成所有的化学反应。

二、橡胶寿命评估模型

常规的加速热氧老化方法是在将硫化橡胶制成样品后,在几个老化温度下进行数百小时至几千小时的热空气氧化老化测试,直到样品的物理性能降至规定的水平。临界值。到目前为止,已经建立了数学模型来计算物料的存储期限。使用加速老化测试预测橡胶寿命的理论模型是时间-温度等效原理和扩散受限氧化模型。

1、时间温度叠加寿命预测模型

加速橡胶的氧化老化的方法是通过提高老化温度来提高氧化反应的速度。橡胶的氧化降解反应非常复杂,通常无法预测特定的结果,但是橡胶的氧化老化过程遵循热氧化老化机理。时间温度叠加寿命预测模型利用了这一理论。

2、扩散限制氧化模型

扩散限制氧化模型是一系列测试,以确定橡胶中的氧气浓度与橡胶的模量之间的关系,然后通过测量橡胶中的氧气浓度来预测橡胶的寿命。当聚合物材料在空气环境中达到稳态时,可以从生产该材料时周围环境的实际压力和该材料中氧气的溶解参数来获得溶解在该聚合物材料中的氧浓度。这些氧将在氧化老化过程中参与反应。如果通过氧化反应消耗的氧气的速率大于通过环境扩散效应向材料补充氧气的速率,则材料内部的氧气浓度将降低。


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