橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展

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某橡胶减振垫加速贮存老化试验及寿命预测

装备环境Ｔ程
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２４・
ＥＵＰＮＥＶＲＮＮＡＥＧＮＥＩＧＱＩＭＥＴＮＩＯＭＥＴＬＮＩＥＲＮ
第７卷第５期２１年１月００Ｏ
某橡胶减振垫加速贮存老化试验及寿命预测
张生鹏，李晓钢
（北京航空航天大学，北京１０１１）０９
ｐｒｏｍａｅｄｅｒｄａｉｎｍｏｌａｄａｃｌｒｔｏｏｌｗｅｅｅｔｂｉｈｄ．Ｔｈｕａｉｙｆｃｏ，ｗｈｉｈｗａｈｅｄｉｅｔｄｃｉｉｎｏｆｅｆｒｎｃｇａｔｏｄｅｎｃｅｅａｉｎｍｄｅｒｓａｌｓｅｅｑｌｔａｔｒｃｓｔｒｃｅｓｒｐｔｏｖｂｒｔｏｓｌｔｒ’ ｈｒｃｅｉｔｉａｉｎｉｏａｏＳｃａａｔｒｓｉｃ，ｗａｅｅｔｄａｒｏｒａｅｄｅｒｄａｉｒｍｅｅＴｈｔｒｇｅｌｆａｔｒｉｅｎａｓｒｅｓｓｌｃｅｓｐｅｆｍｎｃｇａｔｏｎｐａａｔｒｅｓｏａｉｅｗｓｄｅｅｍｎｄｉｈｏｔｒ
某型武器红外引信中的橡胶减振垫在承受应力
效。橡胶减振垫老化失效后，到外界振动导致玻受
为此，者针对某橡胶减振垫开展了加速贮存笔
的条件下长期贮存，发射弹性性能下降，甚至老化失老化试验并作了寿命预测。
的预紧压力等。也是一种由化学反应导致的原子重新排列。笔者从根据装备贮存状态，导弹在实际贮存时，放置橡胶减振垫性能退化与老化时问及老化温度的关系是在充干燥氮气的密封发射简内，不会受到光、度、阐述其老化失效模型。湿

硅橡胶老化性能研究及寿命预测

硅橡胶老化性能研究及寿命预测摘要：采用加速老化试验方法对硅橡胶的热氧老化性能进行了研究，以获得不同老化温度及老化时间对硅橡胶力学性能的影响规律，并利用Arrhenius方程对热空气老化环境下的硅橡胶使用寿命做出预测。

结果表明，硅橡胶在热空气中老化时，随老化温度的升高和老化时间的延长，材料的拉伸强度和断裂伸长率均降低; 分别以拉伸强度和断裂伸长率作为考察指标做出寿命预测，推算出的寿命分别约为15a和16.4a。

关键词：硅橡胶；老化性能；寿命预测前言：硅橡胶以线型聚硅氧烷为生胶，通过填充填料并与其他助剂混炼后，再在一定条件下硫化，得到弹性态的硫化胶。

其主要成分聚硅氧烷是以交替Si-O为主链、侧链为有机基团的半无机半有机线性高分子，因此，硅橡胶具有许多优异的性质，硅橡胶兼具有机高分子和无机物的优异性能。

硅橡胶凭借其独特的性能，已广泛应用于社会生产生活中的各个领域，尤其在国防建设。

尖端科技发展等领域发挥着不可替代的作用。

但由于橡胶在贮存过程中会逐渐变质，其各项性能会随着时间增加而逐渐下降，甚至失去使用价值。

目前针对材料老化寿命的研究方法使用较多的是通过热空气老化测定橡胶选定性能的变化及达到指定临界值的时间，并利用Ar-rhenius方程来推算橡胶的贮存寿命。

国家标准GB/T20020-2005详细阐述了应用该方程推算寿命的方法。

本文使用该方法研究了硅橡胶的老化性能，并对硅橡胶使用寿命进行了评估，有利于硅橡胶产品生产过程中改进性能。

改善质量，为硅橡胶交付产品确定保险期(寿命)，同时为其应用提供实验研究数据参考和理论依据。

1. 硅橡胶的耐热氧老化性硅橡胶在高温下的老化性能与其分子结构和环境条件密切相关，通常硅橡胶在高温下发生主链降解和侧基氧化反应。

端基为硅羟基（Si-OH）的硅橡胶的主链断裂降解方式存在；而端基为乙烯基（Si-C=C）的甲基硅橡胶可以采用无规断裂方式降解，也可以按残余催化剂参与解扣的方式降解。

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。

氯丁橡胶的老化和寿命预测研究

１．２老化环境
是１，４键合形式，其大分子链上大部分氯原子直接连接在双键的主链上。由于氯丁橡胶分子链中含有极性基团，一方面保护双键使其活性降低；另
一
老化环境为热空气老化，老化温度为５５℃ 、
关键词：氯丁橡胶；热空气老化；寿命
中图分类号：ＴＱ３３３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００５ — ３１７４（２０１３）０１ — ００２２ — ０４
橡胶的老化是生胶或橡胶制品在加工、储存
氯丁橡胶是自补强较好的橡胶，主链上主要
老化箱：ＤＨＧ一９０３５Ａ，上海一恒科学仪器厂；拉伸机：ＷＤＴＩ１ — ２０，深圳市凯强利试验仪器有限公司；冲片机：ＣＰ一２５，江都市道纯试验机械厂。
研究・ＩＮ１３Ａ — ０２ — Ｅ２Ｉ５Ａ，２Ｓ３Ｔ（１（）Ｍ：２Ｅ２Ｒ￣ＩＣ２Ｓ５
氯丁橡胶的老化和寿命预测研究＊
王
北京１０００９４）
锋，董玉华一，郭文娟，丁晓东，周琼
将硫化好的橡胶裁成哑铃型，厚度为（２．（）（） ± ０．１０）ｍｍ，其它尺寸应符合ＧＢ／Ｔ５２８８２《硫化橡胶拉伸性能测定》的要求。
１．４热空气老化实验

充油丁苯橡胶的老化性质与寿命评估

充油丁苯橡胶的老化性质与寿命评估橡胶是一种重要的工程材料，广泛应用于各个领域。

然而，橡胶在长期使用过程中会遭受老化的影响，从而导致性能下降，甚至失效。

充油丁苯橡胶是一种常见的橡胶材料，因其出色的耐油性能而被广泛使用。

本文将探讨充油丁苯橡胶的老化性质以及如何评估其寿命。

首先，了解充油丁苯橡胶的老化机制是评估其老化性质的关键。

充油丁苯橡胶主要通过化学键断裂和氧化反应进行老化。

在橡胶长期接触油类物质的情况下，油分子渗入橡胶中并与橡胶分子间的键结合，导致键的断裂。

同时，氧化反应也会导致橡胶的老化，氧分子与橡胶分子发生反应，造成化学键破裂。

这些老化机制会导致橡胶的强度、硬度、伸长率以及耐磨耗性能下降。

为了评估充油丁苯橡胶的寿命，可以采用多种方法和指标。

其中，热老化实验是一种常用的方法。

通过将样品置于高温环境中，模拟长期使用时的老化过程，观察橡胶性能的变化，从而推测其寿命。

在进行热老化实验时，可以测量橡胶的硬度、拉伸强度、断裂伸长率等性能指标，并对其进行比较分析。

另外，可以使用扫描电子显微镜(SEM)等仪器观察橡胶表面的微观结构变化，以进一步了解老化机制。

除了热老化实验外，还可以使用加速老化试验来评估充油丁苯橡胶的寿命。

加速老化试验是通过提高温度和压力等条件，使橡胶在较短时间内经历长期使用时的老化过程。

在加速老化试验中，可以通过测量橡胶的物理性能、化学性质以及表面形貌等指标，来评估橡胶寿命的变化。

这种方法可以节约时间和成本，提供较短时间内的评估结果。

另外，还可以使用实际应用环境下的老化试验来评估充油丁苯橡胶的寿命。

通过将橡胶制品放置在实际使用环境中一定时间后，进行性能测试和表面观察，来评估橡胶的老化程度和预测其寿命。

这种方法更接近实际应用情况，能够提供更准确的评估结果。

为了延长充油丁苯橡胶的寿命，可以采取一系列的防老化措施。

首先，选择适合的橡胶配方和油类物质，以提高橡胶的耐油性能，减少老化的发生。

同时，在橡胶制品的生产和使用过程中，注意控制温度、湿度和氧气等因素的影响，防止老化反应的发生。

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。

丁腈橡胶热氧老化性能研究及寿命预测

入炭黑，停３０Ｓ后放上顶栓）；排胶，１６ａｉｒｎ。开炼工艺：待母炼胶包辊均匀后，加入促进剂，胶料全部吃粉后左右３／４各割刀３次，最后加
１实验部分
１．１原料
入硫黄左右３／４各割刀３次，薄通７次后排气下片，室温下停放１６ｈ备用。
命预测。结果表明，ＮＢＲ硫化胶热氧老化以交联反应为主，随着热氧老化时间的延长，总交联密度、定
伸应力增大，断裂伸长率性能下降，拉伸强度在较低测试温度下先增大后减小；通过动力学曲线直线化
（１．青岛科技大学高性能聚合物研究院，山东青岛２６６０４２；２．山东海化集团，山东潍坊２６２７３７）
摘要：采用加速老化的实验方法研究了丁腈橡胶（ＮＢＲ）热氧老化后的性能变化，并对其进行寿
法得到ＮＢＲ材料在热氧老化条件下的寿命预测公式，以断裂伸长率作为评价指标时在温度为２９８Ｋ下
寿命预测为２ａ。为准确预测ＮＢＲ材料的寿命，需要对实验条件和性能指标做严格要求，综合多方面条
定为５００ａｍ／ｒａｉｒｎ；热氧老化性能测试：按ＧＢ
３５１２ —８３制样，将试样置于老化箱实验，老化温

橡胶隔振器寿命预测及加速试验研究进展

ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｕｂｂｅｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｏｒ；ｆａｔｉｇｕｅ；ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔ
ＳＵＮＷｅｉ－ｘｉｎｇ，ＬＩＵＳｈａｎ－ｊｉａｎ，ＯＵＹＡＮＧＸｉｎ，ＤＯＮＧＸｉｎｇ－ｊｉａｎ
（１．ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＳＩＣ，Ｓｈｎｇａｈａｉ２０００３１，Ｃｈｉｎａ；
第１０卷
第１期
装备环境工程
ＥＱＵＩＰＭＥＮＴＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ・５７・
２０１３年０２月
黛
橡胶隔振器寿命预测及加速试验研究进展
孙伟星，刘山尖，欧阳昕，董兴建
ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｅｓｔｆｏｒｒｕｂｂｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｏｒｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｎｄａｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｉｎｕｂｒｂｅｒ

实验室烘箱加速老化下硅橡胶的存储寿命预测

ｔｉｏｎａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｌｉｆｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｒｕｂｂｅｒｉｎｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ２６．４６ｙｅａｒｓａｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｒｕｂｂｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＯｖｅｎａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄａｇｉｎｇｔｅｓｔ．ＤｉｃｈｏｔｏｍｙａｎｄｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇｒｅｌｅｖａｎｔｐｒａａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｒｕｂｂｅｒｉｎｌｉｆｅｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄＡｒｒｈｅ－ｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｔｅｎｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓｕｓｅｄａｓａｇｉｎｇｉｎｄｉｃａｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｓｔｏｒａｇｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｑｕａ —
９５％ｏｆｃｏｎｉｆｄｅｎｃｅｌｅｖｅｌ，ｗｈｅｎｔｈｅａｇｉｎｇｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｄｒｏｐｐｉｎｇｔｏ８０％ｗａｓｓｅｔａｓａｓｔａｎｄａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄａｇｉｎｇ，ｓｉｌｉｃｏｎｅｕｂｒｂｅｒ，ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｔｈ，ｒｇｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

橡胶材料热空气加速老化试验的方法

橡胶材料热空气加速老化试验的方法橡胶材料热空气加速老化试验的方法橡胶材料及其制品由于独特的性能，已广泛应用于生产的各个领域。

橡胶材料作为一种高分子材料，通病是易老化，在使用及贮存过程中，其性能会随着时间的增加而逐渐下降，甚至丧失使用性能。

自从20世纪60年代报道了橡胶制品在使用过程中因老化现象而造成了巨大的经济损失后，人们广泛开展了自然老化和加速老化方法研究。

自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间，因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。

在加速老化试验方法研究方面，先后出现了烘箱加速老化试验、氧弹加速老化试验、空气弹加速老化试验、人工气候加速老化试验、湿热老化试验、臭氧加速老化试验、盐雾腐蚀试验、人工抗霉试验等。

烘箱加速老化试验和湿热老化试验是人们最为常见的2种加速老化试验方法。

国外曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存老化试验。

从理论上讲，这是一个很有希望的发展方向，目前这种方法还存在较多困难。

下面我们分析一下热空气加速老化试验热空气加速老化试验橡胶材料在贮存条件下主要是热氧老化，其作用机制是热的作用讲加速橡胶材料交联、降解等化学变化，宏观表现为物理机械性能改变，某些性能与老化时间呈单一变化关系，如扯断延长率，应力松弛系数，压缩变形率。

按照性能与老化时间关系的经验式，可求得性能变化速率常数（K）。

在一定温度范围内，速率常数与热力学温度的关系符合Arrhenius方程。

对试验数据进行统计计算，可预算实际条件下的橡胶材料贮存性能和使用性能，20世纪20年代，烘箱问世，产生了热空气加速老化试验方法（又名烘箱加速老化试验方法）。

这种方法是将试验样品悬挂在给定条件（如温度、风速等）的热老化试验箱内，并周期性地检查和测定试样的外观及性能变化，从而评定其耐热性的一定方法。

利用这种方法还可对比各种防老剂效能及估算某高分子材料的贮存期和使用寿命。

该方法遵循下列原则：当加速老化的外部因素为最大值时，老化的物理化学过程应与在真是的贮存和使用条件下所进行的过程相同。

橡胶贮存寿命预测方法研究进展与思考建议

橡胶贮存寿命预测方法研究进展与思考建议高晓敏,张晓华(中国工程物理研究院化工材料研究所,绵阳621900)摘要:概述了用数学模型法预测橡胶贮存寿命的方法,包括阿伦尼斯模型,用ASTM D412评估橡胶拉伸性能,应力应变老化模型,压缩永久变形的预测方法,橡胶疲劳寿命损伤模型,用有限元法考核橡胶的裂纹长度与抗裂能之间的关系,基于叠加原理的寿命预测模型等,针对上述模型预测研究结果提出了相关思考建议。

认为以老化动力学为基础预测材料寿命的数学模型法发展非常迅速,建议深入研究并拓宽应用;在透彻了解和掌握必需的分子结构参数的基础上,如果结合计算机技术模拟长期贮存或使用条件,对橡胶老化反应机理的研究可能是一个有前景的发展方向。

关键词:橡胶;贮存寿命;预测;建议前言橡胶材料及其制品由于独特的性能,已广泛应用于军民品生产的各个领域。

关于橡胶密封材料、垫层材料的使用期是个总不能提供确切答案的问题[1]。

橡胶在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,主要表现在橡胶材料的脆化、硬化、粉化、开裂、憎水性下降等劣化现象[2],甚至丧失使用性能。

橡胶密封材料在长期贮存过程中会受到多种应力如电、热、力等环境应力作用,在复杂应力作用下易产生上述老化现象,造成疲劳损伤,导致密封系统失效。

了解橡胶密封材料的老化性能,及贮存寿命预测方法,不仅便于在生产过程中改进性能、改善其质量,还可以为橡胶密封材料交付产品确定保险期(寿命)而提供依据。

自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间,因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。

在加速老化试验方法研究方面,国外曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件,直接将计算机作为一个老化箱进行老化试验。

从理论上讲,这是一个很有希望的发展方向,目前这种方法还存在较多困难[3]。

在基于反应机理理论和分子结构参数的加速老化试验预测法还不可能广泛运用的同时,以老化动力学为基础,用数学模型法预测材料寿命的方法发展却非常迅速。

橡胶老化寿命预测方法的研究情况简介

链增长Ｒ・Ｏ－￣Ｏ＋２－－ＲＯ
ＲＯ０・ＲＨ— — Ｒ０ＯＨ＋・＋Ｒ
用。此外，加速寿命试验还作了以下假设：在试验温度和外推温度范围内，只有一个或几个具有相同活化能的反应起决定作用；反应活化能是常数，与温度无关；反应速率只受温度影响，与其它因索无关。际情况要复杂得多，实所以加速寿命试验预测出的橡胶构件贮存寿命只是一个近似值，它与实际贮存寿命的接近程度取决于橡胶构件在老化过程中是否遵循这些假设。如果对结果的准确程度要求不高，甚至可以使用比标准方法更为简单的热重点斜法预估橡胶材料的贮存寿命。此法是在橡｝生能变化到临界值Ｐ以下，建立ｔＴ之间的关系，与在一定的温度
第３０卷第２４期
Ｖｏ．０ｏ２１Ｎ．４３
企业技术开发
ＴＣＨＮＯＬＩＡＬＤＥＶＯＭＥＮＥ
２１年１０１２月
Ｄｅ．ｃ２０１ｌ
橡胶老化寿命预测方法的研究情况简介
化试验箱内，并周期性地检查和测定试样的外观及性能变化，从而评定其耐热性及预测某些高分子材料的贮存期和使用寿命的一种方法。之后又出现了氧弹加速老化试验、人工气候加速老化试验、湿热老化试验、臭氧加速
老化试验、烟雾腐蚀试验、人工抗霉试验等。长时间的人工加速老化与实际自然老化研究表明，烘箱加速老化与实际自然老化最接近，因此橡胶加速老化研究多以提高温度的烘箱加速老化方法为主。研究表明：用于电容器密封的天然橡胶（Ｒ）乙丙橡胶（ＰＥＤ、Ｎ，ＥＭ、ＰＭ）丁苯橡胶（Ｂ、ＳＲ）丁基橡胶（Ｉ、Ｉ硅橡胶（Ｖ）等，Ｒ）ＮＱ等使用过程中的老化都属于热氧老化。

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。

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。

硅橡胶老化性能研究及寿命预测

硅橡胶老化性能研究及寿命预测摘要本文研究了硅橡胶老化性能，详细介绍了其老化机理，分析了低温、低湿度、UV照射等因素对老化性能的影响，并研究了增加石油硫化物和酚醛树脂改进剂的影响，并提出了改进硅橡胶老化性能的措施.此外，结合实验研究和理论分析，对硅橡胶的寿命进行了预测，建立了硅橡胶寿命预测模型，并为未来硅橡胶老化性能提供了参考.关键词：硅橡胶；老化性能；石油硫化物；酚醛树脂改进剂；寿命预测1. Introduction2. The Aging Mechanism of Silicone RubberSilicone rubber will age in the process of long-term use, and the main aging mechanism of silicone rubber is radiation aging. The radiation aging may mainly include the following points: on the one hand, under the irradiation of ultraviolet light, the physical structure of the rubber molecule will be destroyed or changed. On the other hand, oxygen and ozone in the atmosphere will also react with rubber molecules to produce free radicals, resulting in the degradation of rubber elasticity.3. Effect of Low Temperature, Low Humidity and UV Radiation on the Aging Performance of Silicone Rubber(1) Low temperature: Low temperature is one of the external conditions that will cause aging of silicone rubber. When the elastomer is exposed to low temperature, the internal structureof the rubber will be damaged. The lower the temperature, the worse the damage of the rubber will be.(2) Low humidity: Low humidity is also one of the external conditions that cause aging of silicone rubber. Low humiditywill accelerate the absorption of oxygen by the rubber molecules, resulting in the reduction of the viscosity and mechanical properties of the rubber.(3) UV Radiation: UV radiation is also one of the external conditions that cause aging of silicone rubber. The radiation of UV will not only cause the destruction of the physical structure of the rubber molecules, but also react with the rubbermolecules to produce free radicals, which will further lead tothe decrease of the viscosity, tensile strength and other properties of the rubber.4. Effect of Petroleum Sulfide and Phenolic Resin Improving Agent on Aging Performance of Silicone Rubber。

天然橡胶老化过程中的结构和性能变化及储存寿命预测

天然橡胶老化过程中的结构和性能变化及储存寿命预测的报告，
800字
天然橡胶老化过程中的结构和性能变化及储存寿命预测报告
天然橡胶作为一种最常用的橡胶制品，其结构和性能是对使用该产品的人来说非常重要的方面。

由于橡胶易受潮、高温、光照和臭氧等影响，它在使用过程中会出现老化现象。

因此，了解天然橡胶老化过程中的结构和性能变化及储存寿命预测对于保证生产质量是非常重要的。

一般来说，天然橡胶老化过程中的结构和性能变化主要有以下几点：一是弹性模量及各向同性试验值均显著降低；二是断裂张力及吸水量显著增加；三是耐磨性、耐油性与耐溶剂性都显著减弱；四是现有橡胶的视觉外观改变，变硬、变软、变脆、表面粗糙等；五是可能发生热变形和热循环破坏等。

储存寿命预测的方法主要有日照、潮湿、温度、臭氧老化试验和加速老化试验。

日照老化试验是模拟大气中的关键因素—紫外线，检测橡胶的紫外线耐久性。

潮湿老化试验可以模拟各种环境湿度，从而检测橡胶的抗湿性变化情况。

温度老化试验是通过模拟高温环境，检测橡胶弹性、密度等性能变化。

臭氧老化试验是通过模拟含臭氧大气环境，检测橡胶侵蚀性变化情况。

加速老化试验可以模拟标准老化过程，从而预测储存寿命。

综上所述，通过了解天然橡胶老化过程中的结构和性能变化及储存寿命预测，不仅能够有效地管理橡胶材料的使用寿命，而且还可以避免由于老化现象对产品性能的不利影响。

硅橡胶老化性能研究及寿命预测

０２４９６１２０３１２
５
５
５５
７２０４．５６３．５２．１
４．９４．８４．９４．５９ｌ２４．ｇｌ３１．９
４．８６４．７９４．３３．２ｌ０８０４．２２．７
４．８１４．７４４．１２．８１３２０４．Ｏ３２．２
间的函数：
‘
Ｆ（Ｐ）：Ｋｔ
（１）
式中，Ｐ一力学性能；Ｋ一速率常数；老化时间。
当Ｐ已确定，例如临界值拉伸强度和断裂伸长
率保持率５０％，则达到临界值的时间ｔ是的函数：
２．２．２热老化推算寿命１）临界值的选择试验中选择性能下降到初始值的５０％时为临界
烘箱中进行热老化实验，实验过程中保持样片间通风
良好并受热均匀。
１．４．２拉伸性能测试
’
从样条放入烘箱开始计算，分别在２４、９６、
１２０１３１２４０８５７６７２０９１２１０８０１３２０
橡胶的实际使用环境比试验条件更为复杂，老化过程不仅仅与温度有关，所以为保险起见，要选取一定的安全系数，通常选择２＿４。２．２以拉伸强度为指标推算硅橡胶寿命２．２．１拉伸强度热老化实验结果
中图分类号：ＴＱ３２０．７７
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５—５７７０（２０１５）０８－００６１—０４
ＴｈｅＡｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄＬｉｆｅＦｏｒｅｃａｓｔｏｆｔｈｅＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒＺＨＥＮＧＹｏｕ－ｊｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＺｈｅｎｇ—ａｎ，ＬＩＵＬｉ—ｒｏｎｇ

橡胶老化研究的方法

橡胶老化研究的方法密封圈在工业化生产和使用过程中由于受到外界环境的影响使内部结构发生变化，导致其性能逐渐下降。

开展各种环境条件下橡胶密封材料的老化研究，探究其老化失效机制，以期望开发出更优的密封材料。

当前已知的影响老化的因素包含以下几个因素：温度、湿度、氧气、氢气、机械应力、光照等。

橡胶老化的研究方法当前，用于研究橡胶老化的方法包含实验和计算模拟。

实验上通过拉伸试验机、老化试验机、示差扫描量热仪等设备对材料老化前后的性能进行检测。

然而老化是个缓慢的过程，即使有老化试验机的加持仍不能得到“完美的”模拟结果，并且实验需要消耗更多的时间、人力物力。

并且实验方法难以从原子分子等微观角度清晰完全地给出问题的理解和解决，理论模拟方法与实验方法的结合是研究密封圈老化问题的有力工具。

从微观结构出发，自下而上地进行设计，在多尺度的范畴上深入探讨分子结构与宏观材料和产品性质之间的关系，才可能自如地开发、制备和改进材料、设备和流程。

计算模拟有如下优势：1.设计并快速锁定候选物质设计候选物质(如各种材料和药物), 先于实验预测候选物质性能更快的锁定候选物质或者确切的物质2.降低实验量研发成本部分代替实验合成、结构分析、物性检测降低实验成本3.发展新的理论更好地指导实验合成更深层次理解物质的结构，解释实验现象、探讨过程机理建立理论模型、发展新的理论在许多物理学和工程领域，取得科学和技术进步的关键在于能够从原子或分子尺度理解并调控物质的性质。

常用的计算方法包括：第一性原理、蒙特卡洛、分子动力学等。

分子力学方法，主要用于研究结构化学，它在有机以及生物化学，药物高分子等方面也被频繁应用。

分子力学方法的核心是力场函数，通过函数的计算可以准确得出键长和键角。

近年来，结合核磁共振分析技术（1H-NMR）的发展与生物大分子技术的进步，分子力学方法在高分子材料研究的领域逐渐受到青睐。

在橡胶老化研究中应用最多的方法是分子动力学。

(1)玻璃化转变温度密封橡胶要在高温、常温、低温范围内使用，使用时必须处于高弹态。

橡胶的热氧加速老化试验及寿命预测方法

rt C1 和 C2 是包含反应速率常数的常数。从方程
( 5) ( 6) ( 7)
( 8) 可以得出重要结论 : 用这种动力学分析的方法
φ=
可以合理预测橡胶在恒定温度下的氧化反应速率常数。当氧化反应接近恒定时 , 在任何两种状态下的氧化反应速率只与温度有关 , 即不同温度下的降解动力学曲线形状相似。根据分析老化试验数据的一般方法 ,首先选择一些随机失效准则 ,例
2 加速老化试验及寿命预测方法
机理 [ 12 ] ,其简化反应过程如下 :
Elastomer R ・ + O2 ROO ・ + RH
・・ R +R
k4 k2 k3 ri
・ R
ROO ・ ROO H + R ・
product s
k5
R ・ + ROO ・Biblioteka product sk6
橡胶的使用时间较长 , 因此必须先进行比使用温度高的模拟加速试验 , 然后再预测使用温度下的寿命。早期的加速老化试验主要用吸氧量来表征橡胶的老化速度和程度。20 世纪 20 年代开始重视对橡胶物理性能变异规律的研究 , 产生了烘箱加速老化试验方法 , 与此同时又出现了氧弹加速老化、空气弹加速老化和人工气候加速老化试验方法。但大多数老化研究仍以烘箱加速老化试验为主 ,通常认为烘箱加速老化与实际自然老化最接近。采用加速老化试验预测橡胶寿命的理论基础是时温等效原理和扩散限制氧化模型。
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橡胶工业 2004 年第 51 卷

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橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展
摘要：橡胶材料作为一种高分子材料，通病是易老化，在使用及贮存过程中，其性能会随着时间的增加而逐渐下降，甚至丧失使用性能。

自从20世纪60年代报道了橡胶制品在使用过程中因老化现象而造成了巨大的经济损失后，人们广泛开展了自然老化和加速老化方法研究。

自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间，因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。

关键词：橡胶材料；加速老化试验；寿命预测方法；
橡胶作为高分子三大合成材料之一，通病是易于老化，在使用及贮存过程中，其性能会随着时间的增加而逐渐下降，甚至丧失使用性能，因此橡胶件是影响装备贮存寿命的薄弱环节。

一、橡胶材料加速老化试验
1.橡胶材料加速老化试验方法。

在加速老化试验方法研究方面，人们最为常用的是烘箱加速老化试验、湿热老化试验方法。

曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件，直接将计算机作为一个“老化箱”进行老化试验，目前这种方法还存在困难。

1）热空气加速老化试验：橡胶材料在贮存条件下主要是热氧老化，其作用机制是热的作用将加速橡胶材料交联、降解等化学变化，宏观表现出物理机械性能的改变，某些性能与老化时间呈单一变化，如：扯断伸长率、应力松弛系数、压缩永久变形率等。

2）湿热老化试验：湿度会使橡胶试样膨胀，分子链间的空隙增大，暴露出较多的分子弱键，增加分子链的应力；使橡胶中的配合剂易扩散损失，促进含卤素链释放卤化氢；使变价金属起催化活化作用；使含酯、醚、酰胺基团的链发生水解反应；加速臭氧氧化的作用。

2.贮存环境对橡胶老化的影响。

1）温度的影响：橡胶属于高度交联的无定形聚合物，使用环境应保证其处于高弹状态，使用温度须高于玻璃化温度、低于粘流温度及分解温度。

温度升高，高分子链的运动加剧，一旦超过化学键的离解能，就会引起高分子链的热降解或基团脱落，从而使材料的物理性能发生显著改变。

因此，温度是贮存试验的主要条件和影响因素之一，它对橡胶的老化有很大影响。

硫化橡胶的老化速度随温度升高而加快，随温度的降低而减慢。

2）应力的影响：机械应力能增大橡胶的化学反应速度，在静应力作用下，橡胶易蠕变，造成弹性性能下降，这对橡胶密封性能带来较大影响。

但与多次动态变形相比，静态应力对橡胶的性能衰减的活化作用仍是较弱的。

3）老化机理分析：橡胶密封件所经受的环境应力主要是机械恒定应力和热应力，二者的综合作用是导致橡胶密封性能退化的主要原因。

橡胶密封材料在贮存条件下老化的机理主要是热老化和机械应力下的橡胶蠕变。

热老化反应是按自由基反应机理进行的，热能导致橡胶分子链断裂。

在温度应力下，过氧化物会分解成两个或更多的碳自由基，也就会从聚合分子链中夺取更多的氢离子，产生更多的碳自由基。

两个碳自由基可能会结合在一起形成新的交联键，新交联键将会导致橡胶材料变硬发脆。

加速老化试验的最终目的是预测材料寿命。

目前基于反应机理理论和分子结构参数的加速老化试验预测法还不可能广泛运用，而以老化动力学为的预测方法发展却非常迅速。

根据橡胶老化理论的研究，在一定温度范围内，橡胶材料及其制品的老化机理相同，利用烘箱加速老化结果外推计算橡胶材料贮存期和使用寿命的方法，大约是在20世纪60年代中期出现的，迄今已有40年历史，目前这种方法已经日趋完善。

1.本构模型。

橡胶材料的应力应变关系具有粘弹性特征，使得材料或结构在受力过程中发生蠕变或应力松弛现象。

构造粘弹材料的本构模型，
一种常用的方法是基于内变量理论，借助于连续介质热力学和流变模型来
确定材料的本构模型；另外一种方法是从连续介质力学的唯象理论的基本
原理出发，经过简化而得到本构模型。

该模型已推广到老化交联聚合物材料，建立了相应的变形动力学方程。

一是基于统计热力学描述方法。

基于统计热力学描述方法的本构模型，是依据材料本身的分子结构及运动特点，以分子运动学为理论基础，研究
材料变形的微观机理与宏观力学性能之间关系的一类模型，脱离了有限元
理论的束缚，从不可逆热力学和变形动力学理论出发，推导出橡胶材料的
应力松弛模量—时间方程，得到了老化对粘弹性应力应变关系影响的定性
结果和材料的松弛模量。

在推导过程中，做了两个假设：（1）橡胶分子
应力松弛时仍然服从分布（橡胶化学老化与松弛进行缓慢，与热力学平衡
偏差不大，可视作准平衡态）；（2）橡胶松弛老化时分为物理缠结和化
学交联链两种类型的分子运动形式。

二是基于连续介质力学的唯象理论描
述方法。

基于连续介质力学的唯象理论描述方法的本构模型，是不涉及分
子的结构及运动机理，只专注于分子运动产生的宏观现象并对现象作出解
释与预测的一类模型。

从橡胶以化学松弛为主的老化机理及化学流变学的
观点出发，引入了相对化学应力松弛常数因子，对模型进行修正后，推导
得出可应用于橡胶材料老化研究的修正模型。

并运用该模型对压缩应力松
弛数据进行了拟合，得到的参数值所代表的物理意义与该橡胶的实际老化
机理相吻合，且预测结果也获得了较好的一致性。

描述填充橡胶的本构关系，并取模型的系数为性能指标，用响应函数法建立了橡胶材料性能指标
随时间、温度变化的二次不完全多项式模型，确定了响应函数模型的参数，最终得到了考虑热老化影响的模型，定量描述了材料热老化性能的变质规律。

2.橡胶材料寿命预测方法的失真问题及其处理。

利用加速老化试验方
法预测橡胶材料寿命是否可靠，许多研究者进行了大量研究，积累的大量
数据表明方法是可靠的，预测和实测结果基本上是吻合的。

基于热氧老化
机理的现行预测方法存在一定的不足，对于某些易发生水解的橡胶如硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶等是不适合的，因为相对湿度
对这些橡胶的老化是不可忽略的因素。

国内外利用加速老化预测橡胶寿命，多数是选择经验公式，计算老化性能临界值和反应速率常数，即动力学处
理方法。

在利用预测时对选择有不同的观点。

有人认为橡胶的热氧老化反
应可按一级反应处理，应该根据实测数据进行经验选择，在有室内自然老
化数据时，可直接用之作选择判据。

当没有自然老化数据检验时，可用最
大相关系数和预测值与观察值之差的平方和残差平方和或全变差）的最小
值作为较佳的选择判据。

此外加强橡胶加速老化机理的研究，找出影响因素，利用大量试验数据统计分析出不同结构的橡胶的变化范围，用来经验
公式的选择，以减少橡胶寿命预测的失真问题。

虽然与自然老化试验相比，加速老化试验可以快速便捷地预测和评估
橡胶材料的使用寿命或贮存期。

但是，加速老化与真实环境下所得值相比
还是有比较大的出入，其原因在于加速老化与真实环境下的老化机理不尽
相同，且在真实环境条件下，影响橡胶老化的因素是随机的或综合影响，
加速老化试验很难模拟真实环境下的自然老化。

因此，通过加速老化试验
建立老化模型应结合实际使用环境，选择加速老化试验方法和老化模型才
能提高寿命预测的可信度。