橡胶密封性能分析——测试方法比较

显示了每 ３ 次测 量 的 平 均 值,误 差 条 显 示 了 最 高
分布的匹配情况.图中绘制了最大值和最小值的
最佳拟合线,以查看测量值的趋势是否存在偏差.
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橡 胶 参 考 资 料
曲线.
２０２０ 年
最佳拟合线是幂律曲线.
第二项研究用低压缩永久变形和高压缩永久
图 ５ 示出 了 高 压 缩 永 久 变 形 EPDM 橡 胶 的
对每个数据 点 使 用 一 个 新 试 样 (图 ２),所 采 用 的
实验参数依据I
SO８１５
Ｇ
１ 标准,如Байду номын сангаас:
２５％ 的压缩应变;
测试三组;
在 １２５℃ (
EPDM)或 ７０℃ (
TPE)下测试;
使用精度为 ±０．
０１mm 的厚度计进行测量.
参考方法的 I
SO８１５
Ｇ
１ 中 没 有 规 定. 因 此,我 们
分布更真实,因 而 结 果 更 加 精 确.如 果 只 测 试 一
的,因 为 方 法 １ 中 每 个 测 量 点 都 有 急 速 冷 却.这
方法 ２ 的潜在优 点 是 由 于 使 用 了 更 多 试 样,结 果
热条件外,两种方 法 中 影 响 结 果 的 参 数 都 是 相 同
个测试时间,这两种方法之间没有区别,因为测试
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橡 胶 参 考 资 料
２０２０ 年
橡胶密封性能分析 ——— 测试方法比较
张小溪 编译
由于对橡胶 的 要 求 很 高,特 别 是 在 高 温 下 的
长期性能要求更 高,因 而 需 要 进 行 大 量 的 长 期 测
TPV 样品在放 置 不 同 时 间 后 进 行 了 多 次 压 缩 永
久变形测试,试样如下:
SO 和 ASTM
标准中规定了 ４ 种 方 法 可 以 测 量 永 久 变 形,选 择
哪个方法完全取决于产品的应用.
这４种测量永久变形的方法为:在恒定应力或
应变下,
在压缩或拉伸下.所有 ４ 种方法中,材料发
生的现象都是相同的,
物理流动(由于施加的负载或
能量,
区域或链彼此相对流动)过 程 中 会 发 生 氧 化
明显的,但是还没 有 明 确 的 研 究 表 明 结 果 可 能 存
在的差异.我们对各种热塑性塑料和硫化橡胶试
样在高温下进行 测 试,对 这 两 种 方 法 进 行 了 比 较
研究,本文对研究结果进行了报道和讨论.
１ 实验
按ISO８１５
Ｇ
１(图 １)所 述,我 们 对 EPDM 和
图 ２ 测量压缩永久变形随时间变化的两种方法
对两种压缩永久 变 形 测 量 方 法 进 行 了 比 较 研 究,
我们进行比较研究的方法如下:
方法 １ 是使 用 一 组 试 样,在 每 次 测 量 后 将 其
放回烘箱中;方法 ２ 是 为 每 个 测 量 点 使 用 一 组 单
独的试样.所需要的试样和设备数量的差异是很
图 １ I
SO８１５
Ｇ
１ 中描述的压缩永久变形试验示意图
或热降解,导致材料中的键和交联断裂与重组.
最近,
CEN 和I
SO 标准委员会在起草新版本
的过程中进行了 讨 论,其 中 一 项 是 关 于 测 量 压 缩
永久变形随时间 变 化 的 方 法,在 相 关 标 准 中 作 为
×h３mm
２．片材上冲切的胶豆
一 个 高 压 缩 永 久 变 形 试 样:Ф１２．５mm
变形 EPDM 橡胶材料进行,该材料以胶豆形式进
测试 结 果. 试 样 在 ２０１６h 时 达 到 １００％ 永 久 变
低压缩永久 变 形 的 EPDM 橡 胶 测 量 结 果 的 平 均
缩.高压缩永 久 变 形 EPDM 的 最 佳 拟 合 曲 线 是
对应图相同;另一 种 相 同 测 试 中 最 小 和 最 大 值 的
×h６mm
一 个 低 压 缩 永 久 变 形 试 样:Ф１２．５mm
×h６mm
３．TPEＧV 胶 豆 从 片 材 上 冲 切:Ф１２．
５mm
×h６mm
我们比较了 两 种 测 量 压 缩 永 久 变 形 的 方 法.
一种方法是 按 I
SO８１５
Ｇ
１ 测 量 压 缩 永 久 变 形,对
每个数据点反复 使 用 相 同 的 试 样;另 一 种 方 法 是
试来研究 性 能 随 时 间 的 变 化.EN６８１
Ｇ
１ 和I
SO
１．实际橡胶制品
EPDM O 形 圈,测 试 完 整 的 产 品:Ф１８mm
９６３１ 等新版 标 准 就 是 很 好 的 例 子. 永 久 变 形 可
以作为产品或材料长期性能的质量指标.材料的
某些物理变形现象如应力松弛和蠕变导致永久变
相当高.
行测试.图 ４ 显示了两种展示方式,一种是 ６mm
值,以及每个数据点的最小和最大值,
O 形圈试样
形,但由于降解和挥发性成分的损失,试样继续收
对数曲线,因为压 缩 变 形 值 从 第 一 次 测 量 开 始 就
第一项测 试 是 在 完 整 的 EPDM O 形 圈 上 进
行.图 ３ 显 示 了 测 试 结 果 的 ２ 种 展 示 方 式,左 边
布非常接近;右边显示了相同的结果,表明数据点
和最低测量 值.可 以 看 出,两 种 方 法 的 数 据 点 分
两种方法的 最 佳 拟 合 曲 线 (
R 值 最 大 )均 为 幂 律
些不同的条件不会导致测试结果的差异.
图 ３ EPDM O 形圈:比较方法 １ 和方法 ２ 压缩永久变形结果与时间的关系
图 ４ EPDM 低压缩永久变形胶豆:比较方法 １ 和方法 ２ 的压缩永久变形结果与时间的关系
图 ５ EPDM 高压缩永久变形胶豆:比较方法 １ 和方法 ２ 的压缩永久变形结果与时间的关系
第 ５０ 卷 第 １ 期
橡胶密封性能分析———测试方法比较
２ 结果与讨论
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过程总是采用三组试样进行.只是在测量了多个
测试时间之 后 才 会 出 现 这 种 差 异.从 理 论 上 讲,
方法 １ 的优 点 是 使 用 较 少 的 设 备 和 试 样;而
无论压缩永久变 形 测 试 中 测 试 材 料 是 什 么,除 了
形.在橡胶上施加恒定应力时,变形不恒定,而是
随着时间 的 延 长 逐 渐 增 大,这 种 行 为 被 称 为 “蠕
变”;相反,橡胶受到恒定的应变作用时,材料中应
力就会减小,这 种 行 为 被 称 为 “应 力 松 弛”. 这 两
种现象都产生一 定 的 永 久 变 形,并 且 可 以 在 拉 伸
或压缩条 件 下 进 行 测 量. 在 各 种 I