热空气老化(断裂拉伸强度、拉断伸长率)检测
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发布时间:2025-06-01 10:37:42 更新时间:2025-05-31 10:37:43
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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热空气老化试验是评估高分子材料(如橡胶、塑料、弹性体、胶黏剂及其制品)在长期暴露于升高的温度环境下,其关键物理机械性能劣化程度的重要手段。该试验通过模拟材料在使用或储存过程中可能经历的高温条件,加速其老化进程,从而预测材料在使用寿命内的性能保持率或失效时间。其中,断裂拉伸强度和拉断伸长率是两个最为核心的评价指标:断裂拉伸强度反映了材料抵抗外力破坏的能力,是材料承载性能的关键参数;拉断伸长率则表征了材料在断裂前的塑性变形能力,体现了材料的延展性和韧性。对这两个指标在老化前后的变化进行精确检测与分析,对于材料选型、产品设计、质量控制和寿命预测至关重要。
本检测的核心项目聚焦于材料在经历特定条件热空气老化处理前后,其力学性能的变化,具体包括:
1. 断裂拉伸强度: 试样在拉伸试验中被拉断时所承受的最大拉伸应力(单位:MPa)。通过比较老化前后该值的变化率(通常以百分比表示下降或上升),评估材料抵抗拉伸断裂能力的衰减程度。
2. 拉断伸长率: 试样在拉伸断裂瞬间的伸长量与其原始标距长度的比值(单位:%)。该指标反映了材料在断裂前能够承受塑性变形的能力。老化后拉断伸长率的下降通常意味着材料变脆,韧性降低。
此外,基于这两个基础数据,通常还会计算并报告性能变化率(如断裂拉伸强度变化率、拉断伸长率变化率)等衍生评价指标。
进行热空气老化及其后的拉伸性能测试,需要以下主要仪器设备:
1. 热空气老化试验箱:
* 核心设备,提供可控的高温环境。 * 关键要求:温度控制精确(通常要求±1°C或更好)、温度均匀性好(箱内各点温差小)、空气循环速度适中(避免试样受到异常机械应力)、具备良好通风换气能力(排出老化产生的挥发物)和连续记录温度的能力。 * 遵循标准: 如 GB/T 3512, ISO 188, ASTM D573, ASTM D865 等对老化箱的具体规定。
2. 电子万能材料试验机(拉力试验机):
* 用于老化后试样的拉伸测试。 * 关键要求:量程合适、精度高(通常1级或0.5级)、具备恒定的拉伸速度控制(如 500 mm/min ± 50 mm/min)、配备高精度负荷传感器和位移/伸长测量装置(如接触式或非接触式引伸计)。 * 能够自动记录并计算断裂拉伸强度、拉断伸长率等力学性能数据。
3. 制样设备:
* 裁刀(哑铃状或环形)、冲片机等,用于按标准制备符合尺寸要求的拉伸试样。
4. 厚度测量设备:
* 如千分尺、测厚仪,用于精确测量试样的原始厚度和/或宽度,计算横截面积(断面积)以得到准确的拉伸强度。
5. 环境调节设备(可选):
* 用于在老化后、测试前对试样进行温湿度平衡调节(如标准实验室环境:23±2°C, 50±10% RH),确保测试条件的一致性。
典型的检测流程如下:
1. 试样制备:
* 按照相关产品标准或基础测试方法标准(如 GB/T 528, ISO 37, ASTM D412)的规定,使用专用裁刀从待测材料(片材或成品特定部位)上裁切制备规定形状(通常为哑铃状1型、2型或环形)和数量的试样。 * 精确测量并记录每个试样的原始厚度和宽度(哑铃状试样测量中间平行部分,环形试样测量宽度)。
2. 初始性能测试:
* 取部分试样(通常为5个或更多)作为对照组,在标准实验室环境下(如23±2°C, 50±10% RH),按标准规定的拉伸速度(如500 mm/min)在拉力试验机上进行拉伸试验。 * 记录并计算每个试样的原始断裂拉伸强度和拉断伸长率,计算平均值。
3. 热空气老化处理:
* 将剩余试样垂直悬挂或平放在试样架上,确保试样间有足够间隙(通常≥10mm),空气能自由流通。 * 将试样架放入预热达到规定老化温度(如70°C, 100°C, 125°C等,根据材料特性和应用需求选择)和保持稳定状态的老化试验箱中。 * 设置并开始老化时间(如24h, 48h, 72h, 168h, 1000h等)。在整个老化过程中,持续监控并记录箱内温度。 * 老化结束后,关闭老化箱电源,在老化箱内自然冷却至室温附近(或按标准规定冷却一段时间),再小心取出试样。
4. 老化后性能测试:
* 将老化后的试样放置在标准实验室环境下(如23±2°C, 50±10% RH),进行状态调节(通常≥16h,具体按标准要求)。 * 在拉力试验机上,按照与初始性能测试完全相同的条件(拉伸速度、环境)对老化后的试样进行拉伸试验。 * 记录并计算每个老化试样的断裂拉伸强度和拉断伸长率,计算平均值。
5. 结果计算与评价:
* 计算老化后断裂拉伸强度、拉断伸长率相对于原始值的性能变化率:
性能变化率 (%) = [(老化后性能值 - 原始性能值) / 原始性能值] × 100%
* 负值表示性能下降(劣化),正值表示性能上升(硬化或增强)。 * 分析变化率的大小,判断材料的热空气老化稳定性。通常变化率绝对值越小(越接近0),表明材料在该老化条件下性能保持性越好。评价标准需参考具体产品标准或客户要求(如规定老化后断裂拉伸强度变化率不超过-25%,拉断伸长率变化率不超过-40%等)。
热空气老化(断裂拉伸强度、拉断伸长率)检测遵循一系列国际、国家和行业标准,确保测试方法的统一性和结果的可比性。主要标准包括:
1. 老化试验基础标准:
* ISO 188: 《橡胶或塑料 热空气加速老化和耐热试验》 (Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests) * ASTM D573: 《橡胶在热空气箱中老化试验的标准试验方法》 (Standard Test Method for Rubber—Deterioration in an Air Oven) * ASTM D865: 《橡胶在试管中热空气老化试验的标准试验方法》 (Standard Test Method for Rubber—Deterioration by Heating in Air (Test Tube Enclosure)) - 主要用于小试样或特定研究。 * GB/T 3512: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》 (等同采用 ISO 188)
2. 拉伸性能测试基础标准:
* ISO 37: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》 (Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of tensile stress-strain properties) * ASTM D412: 《硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验的标准试验方法》 (Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers—Tension) * GB/T 528: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》 (等同采用 ISO 37)
3. 产品或材料专用标准:
* 许多针对具体橡胶制品(如密封件、胶管、电缆绝缘和护套)、塑料制品或特定材料(如EPDM, NBR, Silicone等)的产品标准或材料规格书中,会详细规定其热
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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