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。


