NBR加速老化试验预测橡胶使用寿命

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加速老化试验预测橡胶使用寿命(自己翻译过来的)

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。

几种常用橡胶性能比较(汇编)

天然橡胶（NR ）

天然橡胶由三叶树采集制成的弹性体，机械强度高、耐磨、耐压、伸长率高、弹性高、滞后损失小，能耐多次屈挠弯曲变形，适合纸厂、木业、家具、涂布、输送等胶辊应用。本厂天然橡胶分别使用印度尼西亚、泰国和海南三种产地，硬度可以在邵氏3 0 ～10 0 ° A 调制。

丁腈橡胶（NBR ）

首先由德国在30年代研制而成，因含丙烯腈，所以对矿物油、动植物油、液体燃料和脂肪族溶剂有较高的稳定性，耐油性是丁腈橡胶最大的特长。耐热性能好，能耐一般化学品优于通用橡胶。配合法国特种油膏，着墨性能优。广泛用于印刷类胶辊，配合耐酸碱物质、耐热剂，用于浆染、印染、砂辊。因耐磨性能比天然橡胶大30% 左右，也是做其它滚轮比较理想的弹性体。采用的丁腈胶台湾南帝（NANCAR ）系列、日本合成橡胶公司（JSR）系列，日本瑞翁公司丁腈橡胶，硬度可以在邵氏20 ～100 ° A 调制。

三元乙丙橡胶（EPDM ）

三元乙丙橡胶作为半通用合成橡胶，其使用温度范围-55 ～150 ℃之间。三元乙丙橡胶具有突出的耐臭氧性、耐侯性、耐水性、耐热性、耐蒸汽、耐化学药品（如氨水、酒精、双氧水、盐、硫酸、烧碱、石灰等）性能。适用于高要求的高速水墨印刷辊及化工、电镀、电子、纺织、染整、丝光和人造革类所用胶辊等使用。

氯丁橡胶（CR ）

30年代美国公司生产的氯丁橡胶，改变了人们对橡胶易燃特点的看法，氯丁橡胶作为一种通用型特种橡胶，耐油性次于丁腈橡胶，优于通用橡胶，具有耐燃性、耐臭氧性、耐热老化性优异，耐化学品性能好，透气率小，其弹性与通用橡胶相当。适用于印刷类胶辊、耐碱类浆纱辊、浆染胶辊等使用。

橡胶寿命的评估方法

1橡胶的概述 (1)

1.1橡胶的定义 (1)

1.2橡胶的老化机理 (2)

1.3橡胶的老化因素 (2)

2 橡胶寿命及其传统的评估方法简介 (3)

2.1橡胶的寿命 (3)

2.2 预测橡胶寿命的传统方法 (3)

2.2.1时间-温度叠加的寿命预测模型 (4)

2.2.2扩散限制氧化模型 (6)

1橡胶的概述

1.1橡胶的定义

具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（Tg）低，分子量往往很大，大于几十万，橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。1900年～1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物，这就为人工合成橡胶开辟了途径。合成橡胶是以天然气、煤及石油等自然资源为基础，通过有机合成的方法制得单体，然后再聚合成高分子化合物。这类化合物在一定温度范围内具有高度的弹性。

1.2橡胶的老化机理

橡胶老化的实质是橡胶分子链的主链、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 种基本机理完成所有的化学反应

橡胶密封材料加速系数研究

（２ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＯｆｉｃｅｏｆＴｈｅＰＬＡ— ＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒｙｉｎＣａｐｉｔａｌＡｅｒｏｓｐａｃｅＭａｃｈｉｎｅｙｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６）
０引言
橡胶密封制品广泛应用于国民经济的各个领域，例如航空、航天、化工等行业。橡胶密封制品在产品
化和自然贮存数据，计算出加速系数，并研究加速温度、材料类型、试验周期对加速系数的影响程度。１加速系数的计算方法
ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｆｏｒａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｌｉｆｅａｎｄｎａｔｕｒａｌｓｔｏｒａｇｅｌｉｆｅｏｆｓｉｘｒｕｂｂｅｒｓｅｌｉａｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇＥＰＤＭ一８１０１。ＥＰＤＭ一８１０６。ＮＢＲ一４５７１３。ＮＢＲ－５０７３，ＦＫＭ－７１０３ａｎｄＣＲ－４１０３，ｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅ

丁腈橡胶在燃气介质中的老化性能测试研究

潘海宁;严荣松;赵自军

【摘要】Based on the hot air aging test methods,a device is created to test the aging performance of rubber,which has the ability to flush test samples in the circulation of atmosphere. The NBR is used as sample to test its aging performance under different temperature and atmosphere,and predict its use of time. The results show that when accelerated aging test under air atmosphere,the deviation of the predict results and actual use time is above 80% ,the aging rate of NBR under gas environment is 1 ~ 2 times that of hot air,and when accelerated aging test undergas atmosphere,comparing the predict results and actual use time,the deviation is under 20%.%基于烘箱热空气老化试验方法，建立了一种能让试验样品处于流通气氛冲刷的闭合试验装置，对橡胶材料进行燃气环境中老化性能测试。选用丁腈橡胶为试样，测试其在不同温度、不同气氛下的老化性能，预测其使用时间。测试结果显示，采用空气气氛方法进行丁腈橡胶加速老化试验，预测的使用时间结果与实际使用时间的偏差在80%以上；燃气气氛冲刷环境下，丁腈橡胶在老化速率是热空气老化的2倍左右，且燃气气氛下的加速老化使用时间的预测结果与实际的偏差在±20%之内。

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。

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。

三元乙丙橡胶(EPDM)耐热氧老化性能的研究

毕业论文

三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的

研究

院系名称：机电工程学院

专业名称：材料科学与工程

学生姓名：孙永娜

学号： 2006042106

指导教师：丛川波（讲师）

完成日期 2010年 6 月 20日

中国石油大学（北京）本科毕业论文第I页三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的研究

摘要

为了考察EPDM的耐热氧老化性能，本文通过对不同硫化体系、不同防护体系和不同补强填充体系的EPDM配方进行热氧老化进而优选配方，同时对其溶胀度和断口形貌进行了研究。结果表明：过氧化物硫化体系比硫磺硫化体系耐热性好，压缩永久变形小；防老剂RD+MB比防老剂4020、NAPM的防护作用好；炭黑N330的补强效果最好；无机填料MgO和MDMA的并用能够提高耐热氧老化性能；并且随着老化时间的延长，橡胶的拉伸强度、断裂伸长、溶胀度的变化趋势总体是下降的，并且对不同硫化体系和不同炭黑种类的配方进行了寿命推算。

关键词：三元乙丙橡胶；热氧老化；溶胀度；断口形貌；寿命推算

The aging study of ethylene-propylene-diene terpolymer

(EPDM) under the conditions of high temperature

Abstract

In order to investigate the aging property of ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) rubber in the high temperature，we choose the optimal design of EPDM by changing curing system， antioxidant and reinforcing and filling system. The mechanical properties， swelling degree and SEM were used to assess aged properties of EPD- M. Resulted indicated that for the EPDM，peroxide cure systems is better than su1ph- er cure systems in heat resistance； antioxidant RD and antioxidant MB is better than antioxidant 4020 and antioxidant NAPM in protective effect； Charcoal black N330 has the best reinforcement effect；MgO and MDMA can improve the thermal-oxydattive ageing property ；And the tensile strength， elongation at break and swelling degree of EPDM compound decreased with the aging time generally. The life of different cure systems and different charcoal black was calculated too.

HNBR、EPDM、FKM O形圈的老化性能

朱景芬;崔英

【摘要】使HNBR、EPDM、FKM O形圈分别在75℃、100 ℃、125℃和150℃下未压缩和压缩老化长达1 a后,HNBR的硬度和玻璃化转变温度增幅较大,表现出

明显的老化效应.而且,扩散限制氧化效应会产生非均相老化,严重影响125℃和150℃下HNBR的老化性能.EPDM的老化性能变化与HNBR的相似,但是不如HNBR的显著.FKM的老化性能影响很小.O形圈压缩老化后的压缩永久变形变化很大,可用

时间-温度偏移和通用曲线确定其值.渗漏率测试结果表明,在静态条件下,材料老化,

甚至已经严重恶化时,O形圈仍能保持不漏.

【期刊名称】《世界橡胶工业》

【年(卷),期】2016(043)012

【总页数】7页(P14-20)

【关键词】老化;密封;渗漏;压缩

【作者】朱景芬;崔英

【作者单位】中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研

究中心,甘肃兰州730060

【正文语种】中文

【中图分类】TQ336.4+1

弹性体由于具有优异的弹性和相对低廉的价格而被广泛用作密封材料。然而，由于其固有的化学性能，使其低温或长期使用性能受到了限制。老化会使弹性体逐渐失

去弹性以及恢复弹性的能力，使渗漏率超出规定。对于某些应用，例如用作放射性废弃物的容器，使用寿命需要长达几十年，中途更换密封不太可能。因此，材料的老化时间需要长达5 a。采用氢化丁腈橡胶（HNBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、氟橡胶（FKM）制备O形密封圈进行加速老化测试。本文涉及了老化1 a后的试

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

丁腈橡胶自然贮存老化及寿命研究

之间,硬酯酸是1,喷雾炭黑方面为55～75,而碳酸钙方面具体是45,癸二酸二丁酯大约是20,防老剂D 方面为2.5,S,2。

2.2 需要用到的主要仪器和试样制备

仪器主要是开炼机JIC-752,出自广东省湛江机械厂,型号为GT-AI3000的电子拉力试验机,还有就是压缩永久变形测试仪器和型号为MDR2000的无转子硫化仪。试样就是把生胶塑炼以及胶料给混合到一起放在开炼机中进行,注意温度在41度左右。混炼具体内容如下。

首先注意对辊距大约是1.1mm 到1.6mm 之间,然后就投入丁腈橡胶,最后进行大约6遍的薄通,放入大辊距2.6mm 到3.6mm 之间,等到使胶料的表面光滑之后,再加入活性剂和防老剂以及促进剂等一些相关化学剂,之后在婚恋均匀之后,再进行大约6遍薄通,具体的割刀方面最少要超过6次,关于打卷和三角包方面要能够保证个五个,然后把辊距给合理的放大,等到出片之后就开始进行喷水,使其能够冷却,采取这样的方法就可以把混炼胶给制作出来,然后放置大约16天之后,继续选择开炼机进行返炼,其间要关注无转子硫化仪测试没有超过150度时候硫化的特别性质,并且要注意需要用平板硫化机进行合理的试样,通过测试发现,其中的拉断伸长的主要效率就是在150度之下,大约20分钟,而关于压缩永久性变形测试方面在150度之下大约是30分钟。

2.3 关于性能和临界值方面的相关内容

首先来讲性能,利用电子拉力机测试与之相关的拉断伸长率,同时使用压缩永久变形测试仪来测试关于压缩永久变形情况。接着来讲临界值,所谓的临界值主要的内容就是对性能方面测试的指定值,或者就是指在一定条件下的具体的变化值,

汽车软管及其质量的检验

车用胶管及其质量的检验

汽车胶管在汽车底盘、发动机和车身三大系统中起着输送油、气、水及传递动力的作用，是汽车的重要零部件。汽车胶管主要有制动软管、空调器管、散热器管、燃料油管、动力转向管、输油管、液压管、异型胶管等。主体材料一般采用丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、氯化聚乙烯(CPE)、氯磺化聚乙烯(CSM)、二元乙丙橡胶(EPDM)、氯醚橡胶和氢化丁腈橡胶(HNBR)及它们的并用胶，骨架材料一般为维纶、聚酯帘线等。成型工艺多为硬芯法、软芯法和无芯法3种。

车用橡胶连接软管类别和特点

汽车上的橡胶连接软管大致可以分为低压软管、耐高压软管和耐油软管三大类。软管的构造虽然各不一样，但大致都由内胶层、增强层和外胶层等三个根本局部组成。内胶层是软管接触介质的工作层，起着密封介质、保护增强层的作用。增强层是软管承受压力的局部，同时还给整个软管以必要的刚度和强度。外胶层是软管的保护层。

1．低压软管有散热器连接软管、制动放气软管。对低压软管的机械性能要求不高。

2．耐高压软管有制动系统、液压系统连接软管。耐高压软管的增强层采用编织胶管和缠绕胶管，要求耐高压软管的耐压、耐油、耐挠曲性好，在低温下无裂纹，耐振动，膨胀性小。内胶层必须均匀、外表平整，不得有气孔；增强层应紧紧缚住内胶层；外胶层同样要紧贴增强层，使之不受损伤。两端的金属接头螺纹应紧紧地嵌在胶面中。

3．耐油软管有汽油、柴油、润滑油软管。耐油软管有良好的耐油性，且在工作压力下能持久使用。

车用主要胶管的功用与使用要求

1．散热器胶管

汽车散热器胶管是连接汽车发动机与散热器之间的柔性管路，是汽车关键部位中的关键部件之一。随着汽车工业的飞速开展，尤其汽车向节能和低污染方向开展，近年来发动机舱温度提升了15～50℃，整车性能的不断提高，对汽车使用的橡胶软管提出了更高的技术要求，胶管必须经受发动机周围的高温考验，适应野外极高温和极低温的条件使用，市场需求量也相应不断扩大。因此原来采用硫磺硫化体系生产的散热器胶管逐渐被用过氧化氢体系生产产品所替代，主要采用的材料为三元乙丙橡胶。

汽车用丁腈橡胶(NBR)性能要求

6 试验方法
6.1 硬度按 GB/T 531-1999 中规定的方法进行。
6.2 拉伸强度、拉断伸长率和 2.5 Mpa 定应力伸长率按 GB/T 528-1998 中规定的方法进行。
6.3 撕裂强度按 GB/T 529-1999 中规定的方法进行。
6.4 回弹率按 GB/T 1681-1991 中规定的方法进行。
Q/JLY J711361-2008
汽车用丁腈橡胶(NBR)性能要求
编制：校对：审核：审定：标准化：批准：
浙江吉利汽车研究院有限公司二〇〇八年十月
GEELY
汽车用丁腈橡胶（NBR）性能要求
Q/JLY J711361-2008
前言
为控制汽车用丁腈橡胶材料(以下简称 NBR)的性能，结合本企业实际情况制定本标准。本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部材料科起草。本标准主要起草人：岳洋。本标准于 2008 年 10 月 15 日发布实施。
耐油性
10
体积变化率，% ASTM 3号油，100℃浸泡72h -5～+10
燃油C，23℃浸泡72h
0～+50
性能指标
NBR-6 60±5 ≥10.5 ≥400 80～130 ≥30 ≥40 ≤20 0～+5 -5～0 -30～0 -30～0 ≤-35 -12～+5 -5～+10 0～+50

橡胶制品的寿命预测

橡胶原产于橡胶树，古时候人们就从橡胶树上取得胶乳，制成各种简易的生活用具，如盛水器等；随着科学技术的发展，出现了合成橡胶，于是橡胶就分成两类，产于橡胶树的叫天然胶，工业合成的叫合成胶，而合成胶由于合成原料的不同，又分为氯丁橡胶、硅橡胶等许多种。由于橡胶制品弹性好，强度高，易加工等特点，橡胶制品已广泛应用于各个领域，比如民用、工业、工程、军工等。应用在这些领域中的橡胶制品起着密封、减震等重要作用，我国早在上世纪九十年代就开始对橡胶密封制品生产企业进行生产许可证制度，严格要求企业持续、稳定生产质量合格产品，以保证人们生命、财产的安全。然而，作为一种高分子材料，橡胶制品特别易老化，而且老化后的橡胶将极大的损失其作为优点的弹性、强度等性能。因此了解橡胶的老化机理，确定橡胶制品的大概使用年限和储存时间，对于保障人们生命、财产安全有着重要的意义。

1橡胶老化的原因：

第一、橡胶老化的内因。橡胶材料本身结构上的弱点，如化学组成（高分子链的组成元素）、分子链结构（分子链的长度、构象及有机基团在链上的分布）、物理结构（结晶性、玻璃化温度及卷曲程度）；加工后橡胶中产生的新弱点（高分子链断裂及氧化等）；添加剂如抗氧剂、增塑剂、交联剂及有机溶剂等对材料的影响。第二、橡胶老化的外因：气候环境（氧

气和臭氧的作用，气温和相对湿度的影响）和成型加工条件（模压、挤出等）[1]。

科学家通过对橡胶自然老化的研究发现，氧气的作用是橡胶老化的主要因素[2]。但是橡胶自然老化的周期过长，即使有研究结果，对橡胶制品的实际使用也没有意义，因此，通过加速老化的方法对橡胶老化性能进行研究[3-6]，为橡胶的寿命预测提供了理论基础和理论数据。

NBR加速老化试验预测橡胶使用寿命

加速老化预测NBR橡胶的使用寿命

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，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NBR的使用寿命，对NBR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。

橡胶材料疲劳寿命影响因素及研究方法综述

在胶料配方设计时加入防老剂，可延缓橡胶材料在疲劳过程中发生的结构变化，尤其在高温条件下，防老剂可缓解应力活化引起的氧化反应和臭氧龟裂反应，延长橡胶制品的使用寿命。目前常用的防老剂大多是酮与芳胺的缩合物及对苯二胺类防老剂（如防老剂3100和4020等）。对苯二胺类防老剂在改善橡胶材料的耐疲劳性能方面表现优异，这是由于该类防老剂的氢活泼，并且容易迁移，在橡胶材料疲劳过程中产生的自由基容易被氢消耗掉，在橡胶分子链断裂之前优先反应，阻止了进一步的化学破坏，可有效延长橡胶制品动
的疲劳寿命出发，综述胶料配方、工艺条件和使用环境等对橡胶材料疲劳寿命的影响，总结橡胶材料疲劳寿命的研究方
法以及有限元仿真预测橡胶材料疲劳寿命等方面的研究进展，指出橡胶材料传统的疲劳寿命分析方法和耐疲劳性能设
计的局限性，这对于提升橡胶材料耐疲劳性能分析与设计及延长疲劳寿命具有指导意义。
关键词：橡胶材料；疲劳寿命；胶料配方；工艺条件；使用环境；有限元仿真；预测模型中图分类号：TQ330. 1＋4；O241. 82 文章编号：1000-890X（2020）10-0723-13 文献标志码：A DOI：10. 12136/j. issn. 1000-890X. 2020. 10. 0723