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检测认证知识分享

臭氧老化腐蚀测试 评估高分子材料耐臭氧裂化性能分析

臭氧老化腐蚀测试是评估橡胶、弹性体等高分子材料在特定臭氧浓度环境下抵抗龟裂(开裂)能力的关键加速老化试验。

一、测试原理与目的

臭氧是强氧化剂,尤其在动态应力下的橡胶制品(如轮胎、密封条、胶管)中,微量的臭氧(低至几个ppm)便足以引发与分子链断裂相关的表面裂纹。本测试通过人工创造可控的臭氧环境,模拟材料在户外大气或工业环境中的长期老化过程,旨在:

  • 快速筛选材料配方,优选耐臭氧老化的聚合物与抗臭氧剂。

  • 预测产品在含臭氧环境下的使用寿命与可靠性。

  • 分析因臭氧老化导致的物理性能下降(如弹性丧失、拉伸强度变化)。

二、核心测试标准国际通用标准主要包括:

ASTM D1149:橡胶劣化-表面臭氧开裂在静态或动态应变下的标准试验方法

ISO 1431-1:橡胶耐臭氧老化-第1部分:静态和动态应变试验

GB/T 7762:硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验

三、 测试条件与关键参数

测试需在臭氧老化试验箱内进行,严格控制以下参数:

参数典型设置范围说明
臭氧浓度25±5 pphm, 50±5 pphm, 100±10 pphm (或更高)1 pphm = 百万分之一体积。常选50pphm模拟严酷条件。
温度40°C ± 2°C温度升高加速反应,但需避免过高温度导致非臭氧老化。
相对湿度≤ 65%通常控制较低湿度,因湿度高可能干扰臭氧裂化主导过程。
试样应变静态(拉伸5%, 10%, 20%等)或动态(周期往复运动)模拟产品实际受力状态,动态测试更接近真实工况。
暴露时间24h, 48h, 72h, 或直至出现预定等级裂纹直至试样出现可见裂纹或达到规定时间

四、测试流程:

试样制备:将硫化橡胶或弹性体制成标准尺寸试片(如长条状),并在其表面标记标距。

施加应变:将试样固定在专用夹具上,按标准要求施加静态拉伸(如伸长20%)或装入动态应变装置。

预调节:将装好试样的夹具放入试验箱,在无臭氧条件下(或测试温湿度下)短暂平衡。

臭氧暴露:通入含臭氧的气流,开始计时。确保箱内臭氧浓度、温湿度持续稳定在设定值。

中间检查:可在特定时间点(如24h)取出试样,在放大镜下快速检查裂纹萌生情况(避免长时间中断暴露)。

最终检查与评级:暴露结束后,取出试样,在标准光源下用10倍放大镜观察表面。

裂纹等级评定:参照标准中的裂纹等级图(如ASTM D1149分为0-4级:

  • 0级:无裂纹

  • 1级:少量微小裂纹

  • 2级:显著裂纹

  • 3级:严重裂纹

  • 4级:深度裂纹或断裂

五、结果判定与报告

测试报告需清晰记录:

  • 试样信息(材料、配方、尺寸)

  • 测试标准、臭氧浓度、温度、湿度、应变条件、暴露时间

  • 每个试样的最终裂纹等级及照片

  • 任何其他观测(如颜色变化、发粘)

合格判定无统一标准,通常依据:

  • 产品规格书要求(如“在50pphm臭氧浓度,40°C,静态拉伸20%,72h后裂纹等级不大于2级”)。

  • 与对照样品/竞争对手样品的对比结果。


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