硅橡胶制品的耐臭氧老化测试技术

硅橡胶是一种具有优良耐候性的弹性体材料，广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑和医疗等领域。然而，长时间暴露于含臭氧的环境中会导致硅橡胶制品发生臭氧老化，从而影响其物理性能和使用寿命。因此，对硅橡胶制品进行耐臭氧老化测试是评估其长期使用性能的重要手段之一。

臭氧老化机理

臭氧是一种强氧化剂，在空气中浓度较高时，会与硅橡胶表面的双键发生反应，生成臭氧裂解产物，导致硅橡胶表面产生龟裂、变硬、变脆等现象，从而降低其机械性能。臭氧老化的过程通常包括以下步骤：

1. 臭氧吸附：臭氧分子首先被硅橡胶表面吸附。
2. 链引发：吸附在表面的臭氧分子与硅橡胶表面的不饱和键发生反应，形成自由基。
3. 链增长：自由基进一步与其他分子反应，形成新的自由基或聚合物。
4. 链终止：链反应最终停止，形成交联结构或断裂结构，导致硅橡胶性能下降。

测试方法

1. 静态测试法

静态测试法是指将试样固定在特定的臭氧老化箱中，保持恒定的温度和臭氧浓度，通过观察试样的表面变化来评估其耐臭氧老化性能。此方法适用于需要评估材料在静态条件下耐臭氧老化的应用场合，如密封件、电缆护套等。

试验条件：

• 温度：通常设定为23℃或40℃。
• 臭氧浓度：通常设定为50pphm（parts per hundred million）。
• 时间：通常持续7天至90天不等。

2. 动态测试法

动态测试法是在施加一定变形量的情况下，使试样在臭氧环境中老化。这种方法模拟了实际使用中材料可能承受的应力状态，更接近实际情况。适用于评估硅橡胶在动态应力作用下的耐臭氧老化性能，如密封圈、胶管等。

试验条件：

• 温度：通常设定为23℃或40℃。
• 臭氧浓度：同静态测试法。
• 应力：通常设定为试样初始尺寸的20%~50%拉伸率。
• 时间：通常持续7天至90天不等。

评价指标

耐臭氧老化测试的评价指标主要包括以下几个方面：

1. 外观检查：观察试样表面是否有龟裂、变色等现象。
2. 硬度变化：使用邵氏硬度计测量试样老化前后的硬度变化。
3. 拉伸强度和伸长率：通过万能材料试验机测试试样老化前后的拉伸强度和最大伸长率。
4. 重量变化：称重试样老化前后的重量变化，以评估材料的质量损失情况。

注意事项

• 在进行耐臭氧老化测试时，应确保测试环境的温度和臭氧浓度的稳定性和均匀性，以保证测试结果的准确性和可重复性。
• 不同的硅橡胶配方对臭氧的敏感程度不同，因此在选择测试条件时需考虑材料的具体性质。
• 测试过程中应注意安全，避免臭氧泄露造成人员伤害。

结论

通过对硅橡胶制品进行耐臭氧老化测试，可以有效地评估其在实际应用中的耐久性和可靠性。采用适当的测试方法和评价指标，结合实际应用条件，能够更好地指导硅橡胶产品的研发和质量控制，延长其使用寿命，提高其市场竞争力。