EPDM密封圈使用寿命及贮存寿命预测
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华域汽车电动系统有限公司
HUAYU AUTOMOTIVE ELECTRICDRIVE SYSTEMSCO., LTD.
数学模型选用
数据处理过程中普遍采用的数字模型及基础理论如下： 橡胶在材料老化过程中，性能变化指标P 与老化时间τ 的关系一般用经验公 式(1)来描述，
P=1-δ= Bexp (-Kτα)
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参考标准
1、热空气老化试验按GB3512-2001《硫化橡胶和热塑 性橡胶热空气加速老化和耐热试验》 2、GB/T7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高 温和低温下压缩永久变形测定》进行。 3、压缩永久变形测试参照GB/T5720《O 形橡胶密封圈 试验方法》。
(3)
式中： ˆij Y 为第i 个老化温度下，第j 个测试点压缩永久变形保留率预测 值； ij Y 为第i 个老化温度下，第j 个测试点压缩永久变形保留率试验值。
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2、加速老化试验数据处理
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压缩永久变形
密封圈老化试样从老化箱中取出并立即卸掉负载，在室内停放30 min 后测量，压缩永 久变形公式为
式中：ε 为压缩永久变形率/%； t D 为试样 恢复后的 5 个样品的轴向截面直径测量值的平均值 /mm； 0 D 为试样的初始轴向截面直径/mm； x D 为夹 具内限制 器高度/mm。
(1)
式(1)中P为性能变化指标，对压缩永久变形为(1-δ)，δ为时间τ的压缩永久变 形率；B为实验常数；τ为老化时间，α为老化经验常数，0<α≤1。 速率常数K 与老化温度T 之间的关系服从Arrhenius（阿累尼乌斯） 公式：
K=Ae-E/RT
(2)
E 为表观活化能，J mol-1；R 为气体常数，J K-1mol-1；T 为老化温度，K；A 为频 率因子，d-1。
的关系式，由此得到室温下的速率常数，将此速率常数带入式(1)即得到预
测寿命方程，推算出材料的贮存寿命。
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试验数据处理及贮存寿命评估
1、材料老化经验常数α的确定
α 值可根据GB7041-86 标准要求采用逐次逼近法求解。
3、不同温度下线性回归方程
使用寿命计算结果如下：（当压缩永久变形=40%时， 每小时80公里）
70℃ 80℃ 90℃
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177天（34万公里） 126天（25.2万公里） 72天（13万公里） 62天（12万公里）
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性能指标P
选择某一性能指标P作为研究手段（橡胶密封件选用压缩永久变形δ作 为考核指标居多），得到P与不同老化时间τ的对应关系，在此基础上通过 逐次逼近法确定经验常数α，得到不同试验温度。 由式(2)可知速率常数K的对数与温度(1/T)成线性关系，将得到的速率常数 K与不少于3个试验温度的倒数(1/T)进行线性拟合，可得到数率常数K与温度
EPDM密封圈使用寿命 及贮存寿命预测
编写：黄健
11
目录
1、EPDM简介
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2、试验原理及试验方法
3、数学模型建立 4、使用寿命及贮存寿命预测
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2
1、EPDM简介
EPDM (Ethylene Propylene Diene Rubber) EPDM shows good heat, ozone and aging resistance. In addition they also exhibit high levels of elasticity, good low temperature behaviour as well as good insulating properties. The operating temperatures of applications for EPDM range between -45 °C and +150 °C (for a short period of time up to +175 °C). With sulphur cured types the range is reduced to -45 °C and +120 °C (for short period of time up to +150 °C). EPDM can often be found in applications with brake fluids (based on glycol) and hot water.
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试验步骤
在热老化试验中, 根据乙丙橡胶的老化极限温度, 探 索试验选择70℃、 80℃ 、90℃ 、100℃进行试验。 每个老化温度下取10个有效试验点, 每个试验点的 平行样为3个。 试验设备采用热老化试验箱, 温度误差为士1℃。
式(1)两边取对数并进行变换，令y = ln (1−ε )，a = ln B，b = −K ，x = tα ， 则可建立线性回归模型，如式(4)所示
y = a + b⋅ x。
(4)
对式(4)用最小二乘法拟合，可得回归系数a 、b 的值，
(5)
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100℃
4、室温下贮存寿命
1-ε =-1.145exp(-0.00915t0.54)
通过该公式的模型计算得到该乙丙橡胶在贮 存10年时压缩永久变形保留率（ 1-ε ）的预测值 0.535, 说明其老化性能满足10年以上的贮存要求。
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数学模型选用
数据处理过程中普遍采用的数字模型及基础理论如下： 橡胶在材料老化过程中，性能变化指标P 与老化时间τ 的关系一般用经验公 式(1)来描述，
P=1-δ= Bexp (-Kτα)
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参考标准
1、热空气老化试验按GB3512-2001《硫化橡胶和热塑 性橡胶热空气加速老化和耐热试验》 2、GB/T7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高 温和低温下压缩永久变形测定》进行。 3、压缩永久变形测试参照GB/T5720《O 形橡胶密封圈 试验方法》。
(3)
式中： ˆij Y 为第i 个老化温度下，第j 个测试点压缩永久变形保留率预测 值； ij Y 为第i 个老化温度下，第j 个测试点压缩永久变形保留率试验值。
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压缩永久变形
密封圈老化试样从老化箱中取出并立即卸掉负载，在室内停放30 min 后测量，压缩永 久变形公式为
式中：ε 为压缩永久变形率/%； t D 为试样 恢复后的 5 个样品的轴向截面直径测量值的平均值 /mm； 0 D 为试样的初始轴向截面直径/mm； x D 为夹 具内限制 器高度/mm。
(1)
式(1)中P为性能变化指标，对压缩永久变形为(1-δ)，δ为时间τ的压缩永久变 形率；B为实验常数；τ为老化时间，α为老化经验常数，0<α≤1。 速率常数K 与老化温度T 之间的关系服从Arrhenius（阿累尼乌斯） 公式：
K=Ae-E/RT
(2)
E 为表观活化能，J mol-1；R 为气体常数，J K-1mol-1；T 为老化温度，K；A 为频 率因子，d-1。
的关系式，由此得到室温下的速率常数，将此速率常数带入式(1)即得到预
测寿命方程，推算出材料的贮存寿命。
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1、材料老化经验常数α的确定
α 值可根据GB7041-86 标准要求采用逐次逼近法求解。
3、不同温度下线性回归方程
使用寿命计算结果如下：（当压缩永久变形=40%时， 每小时80公里）
70℃ 80℃ 90℃
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177天（34万公里） 126天（25.2万公里） 72天（13万公里） 62天（12万公里）
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性能指标P
选择某一性能指标P作为研究手段（橡胶密封件选用压缩永久变形δ作 为考核指标居多），得到P与不同老化时间τ的对应关系，在此基础上通过 逐次逼近法确定经验常数α，得到不同试验温度。 由式(2)可知速率常数K的对数与温度(1/T)成线性关系，将得到的速率常数 K与不少于3个试验温度的倒数(1/T)进行线性拟合，可得到数率常数K与温度
EPDM密封圈使用寿命 及贮存寿命预测
编写：黄健
11
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1、EPDM简介
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2、试验原理及试验方法
3、数学模型建立 4、使用寿命及贮存寿命预测
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1、EPDM简介
EPDM (Ethylene Propylene Diene Rubber) EPDM shows good heat, ozone and aging resistance. In addition they also exhibit high levels of elasticity, good low temperature behaviour as well as good insulating properties. The operating temperatures of applications for EPDM range between -45 °C and +150 °C (for a short period of time up to +175 °C). With sulphur cured types the range is reduced to -45 °C and +120 °C (for short period of time up to +150 °C). EPDM can often be found in applications with brake fluids (based on glycol) and hot water.
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试验步骤
在热老化试验中, 根据乙丙橡胶的老化极限温度, 探 索试验选择70℃、 80℃ 、90℃ 、100℃进行试验。 每个老化温度下取10个有效试验点, 每个试验点的 平行样为3个。 试验设备采用热老化试验箱, 温度误差为士1℃。
式(1)两边取对数并进行变换，令y = ln (1−ε )，a = ln B，b = −K ，x = tα ， 则可建立线性回归模型，如式(4)所示
y = a + b⋅ x。
(4)
对式(4)用最小二乘法拟合，可得回归系数a 、b 的值，
(5)
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100℃
4、室温下贮存寿命
1-ε =-1.145exp(-0.00915t0.54)
通过该公式的模型计算得到该乙丙橡胶在贮 存10年时压缩永久变形保留率（ 1-ε ）的预测值 0.535, 说明其老化性能满足10年以上的贮存要求。
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