橡胶材料老化试验的研究现状及发展趋势

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・６２・弹性体第１９卷

丁基硫化胶的老化性能预测研究中，以胶料的硫化条件、老化温度及时问为输人参数，以老化前后的拉伸强度比、拉断伸长率比和定伸强度为输出参数，采用－ｒ多层向前的ＢＰ神经网络系统，从而建立起橡胶老化的预测模型。结果表明，以温度、时间为输入参数的模型作出的预测结果与实际结果吻合性较好。欧阳文指出比２｜，运用人工神经网络模型对橡胶的性能作出预测有以下４个方面的优点：（１）通过训练网络，可学习隐藏在输入和输出之间的关系问题；（２）容错能力强，可区分研究过程中的规律与噪音；（３）数据利用率高，可采用补充试验的结果对网络进一步训练；（４）神经网络采用矩阵运算，适用于处理多输入一多输出的复杂函数问题。李咏今ｒ２３，２４３提出了一个三元函数模型：

ｌｇ［±ｌｇ（Ｐ／Ｂ）］一Ｂ。＋Ｂ１／Ｔ＋Ｂ２ｌｇｔ式中：Ｂ、Ｂ。、Ｂ，、Ｂ：均为模型参数；Ｐ为性能指标；ｔ为老化时间；Ｔ为加速老化温度。该模型对橡胶寿命的预测与实际贮存结果吻合性较好。魏莉萍等［２５ｊ提出了用热重点斜法估算硫化橡胶的老化寿命的方法，该方法是利用热重分析测试结果计算出橡胶的热老化表观活化能，进而确定橡胶材料热老化寿命的斜率与截距，最终得到橡胶材料的热老化寿命线，即可估算其热老化寿命。其本人也通过实际测算，所得结果与常规热老化试验方法得到的结果基本吻合，这种方法与传统的方法相比，其优点是经济、简单且相对准确。

２橡胶材料的老化研究分析方法

研究材料老化机理的微观分析常用的方法有红外吸收光谱法（ＩＲ）、气相色谱法（ＧＣ）、傅里叶变换红外光谱法（ＦＩ—ＩＲ）、Ｘ射线光电子能谱法（ＸＰＳ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）、核磁共振波谱法（ＮＭＲ）、扫描电镜法（ＳＥＭ）等，国内目前在材料老化表征方面大多都是对材料老化现象的研究，关于老化机理和微观分析研究的较少。有学者借助先进技术开展橡胶制品老化前后的组成、分子微观结构变化及材料中主要元素状态变化的研究来分析橡胶材料老化的过程和机理。例如魏小琴等∽钊用Ｘ射线光电能谱法研究了氟硅橡胶热氧老化前后的表面元素的变化情况，结果表明氟硅橡胶表面的元素主要有Ｃ、（）、Ｓｉ和Ｆ，随老化时间的延长，Ｃ、Ｏ、ｓｉ和Ｆ的结合能位置几乎不变，但Ｃ和Ｆ所占比例减小，０和ｓｉ所占比例增大，从而表明氟硅橡胶热样老化主要为侧链氧化、主链断裂和侧链的热分解等反应。因此我们对橡胶材料的老化性能研究应加强老化机理研究，从理论出发，寻找材料老化失效的根源，从而改善材料的性能和环境适应性。

３橡胶材料的老化试验方法的发展趋势

国内外很多学者对橡胶材料的老化和寿命评估方面进行了大量的研究，但在当前的老化研究及寿命评估工作中，存在以下的问题：（１）只重视试验数据及现象，或只研究橡胶的分子老化机理，而很少将分别代表宏观性能的实验数据与代表微观结构的老化机理这２个层面的工作结合起来研究；（２）加速老化试验的设计，特别是承载状态下的加速老化，更多的还是依赖经验，缺乏有关的规范与标准指导，其结果的可比性与可参照性不强；（３）寿命评估模型的研究中，仍然以动力学的经验模型为主，其它模型的合理性仍有待进一步的研究与检验Ⅲ“引。

近些年来，随着新型橡胶材料的不断出现及橡胶制品贮存与服役条件的日益复杂化，为改善实验室老化与橡胶材料实际贮存及使用老化的相关性，人们提出了一些新的加速老化试验方法及相应的寿命评估模型。对橡胶的老化研究也出现了一些新的发展趋势：（１）加速老化试验方案正由单因子、非同步、非承载老化向着多因子、同步循环、复杂承载老化的方向发展；（２）加速老化试验的测试手段比以往更加灵敏多样化；（３）寿命评估模型摆脱了传统经验模型（动力学曲线）的束缚，计算机技术的应用以及橡胶老化规律与机理的深入研究，孕育出了一些新的值得关注的模型；（４）国内外出现了计算机模拟环境作为老化媒介的有关研究，即“计算机老化箱”——通过向系统中输入已知的老化反应机理和分子结构参数来仿真研究橡胶材料的老化规律。该方法有利于研究各种老化因素的综合及协同作用，但由于其发展还不够成熟，对于含大量活性填料的普通橡胶体系尚无能力。但从理论上讲，这是一个很有希望的发展方向。

参考文献：

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