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最大拉力时延伸率保持率检测

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发布时间：2025-06-02 03:11:52 更新时间：2025-06-01 03:11:52

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

最大拉力时延伸率保持率检测

在材料科学、产品质量控制和工程应用中，材料的耐久性与稳定性至关重要。最大拉力时延伸率保持率，作为一项关键的性能指标，主要用于评估材料（尤其是高分子聚合物、弹性体、纺织品、金属线材、电线电缆护套及绝缘材料等）在经历特定环境条件（如热老化、光老化、湿热老化、化学介质暴露等）后，其最大拉伸断裂延伸率相对于初始值的保持能力。该指标直观反映了材料在长期使用或恶劣环境下，抵抗变形及保持原有延展性能的能力，是预测产品使用寿命、确保使用安全性和可靠性的核心参数之一。广泛应用于橡胶制品、塑料制品、电线电缆、纺织纤维、包装材料、汽车零部件、建筑密封材料等领域。

确定检测项目

本检测的核心项目即为“最大拉力时延伸率保持率”。其具体定义为：将试样在规定的老化条件（如温度、时间、介质等）下进行处理后，测定其在拉伸断裂时的延伸率（Elongation at Break after Aging, ε_a），并与未老化试样在同样测试条件下的原始断裂延伸率（Original Elongation at Break, ε_o）进行比较，计算其保持的百分比。计算公式为：保持率 (%) = (ε_a / ε_o) × 100%。该值越高，表明材料在经历老化后，其断裂延伸性能保留得越好，耐老化性能越优异。

主要检测仪器

进行最大拉力时延伸率保持率检测，需要以下关键仪器设备协同工作：

1. 电子万能材料试验机 (Universal Testing Machine, UTM): 这是核心设备，用于对试样施加拉伸力直至断裂。必须具备精确的力值测量系统（通常要求精度优于±1%或±0.5%）和位移/变形测量系统（精度通常要求优于±1%）。试验机应配备适用于不同类型材料的夹具（如气动夹具、机械楔形夹具、线材缠绕夹具等），确保测试过程中试样不打滑、不产生应力集中。能实时记录拉力-位移/伸长曲线。

2. 环境老化试验箱 (Environmental Aging Chamber): 用于模拟材料可能经受的老化条件。根据测试标准和要求，可选择： * 热老化箱 (Air Oven): 提供恒定的高温环境（如70°C, 85°C, 100°C, 125°C等）。 * 湿热老化箱 (Humidity Chamber): 提供恒定的高温高湿环境（如85°C/85% RH）。 * 紫外老化试验箱 (UV Aging Tester): 模拟太阳光紫外线辐射。 * 臭氧老化试验箱 (Ozone Aging Chamber)。 * 其他特定介质老化设备（如油槽、化学溶液槽等）。箱体内部温度、湿度（若适用）均匀性和稳定性至关重要。

3. 引伸计 (Extensometer): 对于精确测量延伸率（特别是模量和小变形时）非常关键。常用的有接触式引伸计（如夹持式、刀刃式）和非接触式引伸计（如视频引伸计、激光引伸计）。在最大拉力延伸率测试中，尤其对于断裂延伸率的精确测量，引伸计（或试验机自身的高精度位移传感器）是必不可少的，特别是在材料屈服点之后的变形阶段。

4. 试样制备工具: 冲片机（用于裁切哑铃型、矩形试样）、测厚仪（精度0.001mm或更高）、标线器（用于在试样上标记标距）等。

核心检测方法

最大拉力时延伸率保持率检测通常遵循以下标准化的方法步骤：

1. 试样制备与分组: 严格按照相关标准（如GB/T, ISO, ASTM等）规定的尺寸和形状（常用哑铃型1A, 1B, 2, 4型或矩形）及数量制备试样。将试样随机分为两组：一组为“原始组”，另一组为“老化组”。每组通常需要至少5个有效试样以确保统计意义。

2. 原始性能测试 (ε_o): 在规定的标准实验室环境（通常是23±2°C, 50±5% RH）下，使用电子万能试验机对“原始组”试样进行拉伸试验至断裂。设置合适的拉伸速度（通常为恒速，如100mm/min, 200mm/min, 500mm/min，具体依据标准规定）。记录每个试样的断裂拉力（最大拉力）和断裂时两标线间的位移（或直接由引伸计/系统测得断裂延伸率ε_o）。计算该组试样的平均原始断裂延伸率ε_o。

3. 老化处理: 将“老化组”试样按照规定的老化条件（如温度、时间、湿度、光照强度/波长、臭氧浓度、介质等）放入相应的老化试验箱中进行处理。老化条件的选择应模拟材料实际使用环境或加速老化需求（需明确加速因子）。老化过程中，试样应处于无应力状态，并保证箱内条件均匀稳定。老化结束后，试样应在标准实验室环境下调节足够时间（通常24小时）以达到温湿平衡。

4. 老化后性能测试 (ε_a): 在标准实验室环境下，使用相同的试验机、夹具、拉伸速度和测试方法，对经过老化并调节好的“老化组”试样进行拉伸试验至断裂。记录每个试样的断裂延伸率ε_a。计算该组试样的平均老化后断裂延伸率ε_a。

5. 计算保持率: 利用公式计算每个老化试样的延伸率保持率（若需要个体值），并最终计算该组老化试样的平均延伸率保持率 (%) = (平均ε_a / 平均ε_o) × 100%。

6. 结果分析与报告: 分析数据，评估老化对材料延伸性能的影响程度。报告应包括：测试依据标准、试样信息（材料、形状尺寸）、原始断裂延伸率(ε_o)及平均值、老化条件（类型、温度、时间、湿度等）、老化后断裂延伸率(ε_a)及平均值、最大拉力时延伸率保持率(%)、试验设备信息、试验环境等。

遵循的检测标准

进行最大拉力时延伸率保持率检测，必须严格遵循国际、国家或行业认可的标准规范，以保证结果的可比性和权威性。常用标准包括：

通用及塑料/橡胶标准: * GB/T 528-2009 / ISO 37:2017: 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定（详细规定了哑铃型试样的制备、拉伸试验方法和延伸率计算）。 * GB/T 1040.1-2018 / ISO 527-1:2019: 塑料拉伸性能的测定第1部分：总则（系列标准，包含不同类型塑料的测试方法）。 * ASTM D412-16(2021): Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers—Tension（美国材料与试验协会标准，与ISO 37类似）。 * ASTM D638-14: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics（塑料拉伸性能的标准试验方法）。

老化试验方法标准 (与延伸率保持率结合): * GB/T 3512-2014 / ISO 188:2011: 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验（规定了热空气老化的条件）。 * GB/T 15905-1995 / ISO 7326:2016: 硫化橡胶湿热老化试验方法。 * GB/T 7762-2014 / ISO 1431-1:2012: 硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验。 * ASTM D573-04(2019): Standard Test Method for Rubber—Deterioration in an Air Oven. * ASTM D865-11(2019): Standard Test Method for Rubber—Deterioration by Heating in Air (Test Tube Enclosure) (适用于线缆等小件)。 * IEC 60811-501:2012 / GB/T 2951.12-2008: 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第501部分：机械性能试验—老化前后拉伸试验（针对电线电缆专用）。

延伸率保持率评价标准: 通常，产品标准或材料规格书中会明确规定最大拉力时延伸率保持率的最低要求（例如，热空气老化70°C×168h后，延伸率保持率≥70%）。在进行保持率测试时，必须同时引用老化试验方法标准和拉伸试验方法标准。企业也可根据自身产品要求制定更严格的内控标准。

综上所述，最大