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硅橡胶老化性能研究及寿命预测摘要：采用加速老化试验方法对硅橡胶的热氧老化性能进行了研究，以获得不同老化温度及老化时间对硅橡胶力学性能的影响规律，并利用Arrhenius方程对热空气老化环境下的硅橡胶使用寿命做出预测。
结果表明，硅橡胶在热空气中老化时，随老化温度的升高和老化时间的延长，材料的拉伸强度和断裂伸长率均降低; 分别以拉伸强度和断裂伸长率作为考察指标做出寿命预测，推算出的寿命分别约为15a和16.4a。
关键词：硅橡胶；老化性能；寿命预测前言：硅橡胶以线型聚硅氧烷为生胶，通过填充填料并与其他助剂混炼后，再在一定条件下硫化，得到弹性态的硫化胶。
其主要成分聚硅氧烷是以交替Si-O为主链、侧链为有机基团的半无机半有机线性高分子，因此，硅橡胶具有许多优异的性质，硅橡胶兼具有机高分子和无机物的优异性能。
硅橡胶凭借其独特的性能，已广泛应用于社会生产生活中的各个领域，尤其在国防建设。
尖端科技发展等领域发挥着不可替代的作用。
但由于橡胶在贮存过程中会逐渐变质，其各项性能会随着时间增加而逐渐下降，甚至失去使用价值。
目前针对材料老化寿命的研究方法使用较多的是通过热空气老化测定橡胶选定性能的变化及达到指定临界值的时间，并利用Ar-rhenius方程来推算橡胶的贮存寿命。
国家标准GB/T20020-2005详细阐述了应用该方程推算寿命的方法。
本文使用该方法研究了硅橡胶的老化性能，并对硅橡胶使用寿命进行了评估，有利于硅橡胶产品生产过程中改进性能。
改善质量，为硅橡胶交付产品确定保险期(寿命)，同时为其应用提供实验研究数据参考和理论依据。
1. 硅橡胶的耐热氧老化性硅橡胶在高温下的老化性能与其分子结构和环境条件密切相关，通常硅橡胶在高温下发生主链降解和侧基氧化反应。
端基为硅羟基（Si-OH）的硅橡胶的主链断裂降解方式存在；而端基为乙烯基（Si-C=C）的甲基硅橡胶可以采用无规断裂方式降解，也可以按残余催化剂参与解扣的方式降解。
加速试验预测橡胶组件的使用寿命（翻译的）摘要：橡胶材料的性能及橡胶组件使用寿命的预测、估算在橡胶组件的设计过程中有着重要的作用。
我们通过加速老化试验和模拟相结合的办法，对橡胶材料在氧气环境中的寿命预测做了很多年的研究。
这篇论文研究了热老化对橡胶性能的影响，同时也对冷冻机用三元乙丙橡胶（EPDM），丁腈橡胶（NBR）橡胶组件的使用寿命进行了预测。
实验结果表明橡胶组分影响着橡胶的交联密度；老化时间及活化能可以很好的用以描述老化行为；通过单轴拉伸试验得到应力应变曲线。
为了预测EPDM，NBR的使用寿命，对这两种橡胶做了50℃到100℃，1天到180天的加速老化试验，并测试了一系列的物理性能试验。
通过阿伦尼乌斯方程进行了计算，并通过压缩永久变形试验，本文提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。
关键词：加速试验，丁腈橡胶，活化能，交联，三元乙丙橡胶，热老化，寿命预测，橡胶材料。
符号缩写：C.S 压缩永久变形；d0 样品的厚度；d1压缩状态下样品厚度；d2 卸载后厚度k 交联密度变化程度；（K）T 反应速率；A，B 常数；E 反应活化能；R 气体常数；T 绝对温度I 前言橡胶是一种最为通用的材料，有着广泛的用途，甚至很难说清它到底有多少用途。
从普通的家用，商用，汽车制造等到高尖端的航天航空工业都有橡胶的身影。
许多橡胶组件在使用中需要承受一定的机械力作用，为了保证橡胶组件的安全性和可靠性，使用寿命的预测估算是一项关键技术。
如何防止橡胶组件在使用过程中损坏是一个关键问题。
橡胶组件在使用过程中承受着一定的载荷，还受到温度，辐射以及一些其它的有害物质的影响。
所有的影响因素结合在一起，导致了橡胶物理及化学结构的改变，最终表现为橡胶机械性能的降低。
橡胶在使用了一段时间后，开始老化，通常表现为挺性增加，阻尼性能下降。
老化不光光影响了性能，同时也影响了组件的使用寿命。
橡胶组件所处环境的不同，使得它们的降解方式也不一样。
橡胶组件的逐步老化降解，不仅与外部因素有关，同时与橡胶基体本身以及橡胶里面的添加剂有关。
橡胶老化研究的方法在早期的老化研究中主要用吸氧量来表征橡胶老化的速度和程度。
该方法有一定的优点，但也存在很大的缺陷，胶料的氧化速度很低，是可以说明它的耐热老化性很好，但氧化速度很高并不能说明胶料的耐老化性很差，这是因为不同胶料发生氧化反应的机理不同，相同摩尔量的胶料消耗氧的量不同。
某宏观表现为有些胶料在一定条件下吸收了相对较多的氧气，但胶料的物理机械性能变化并不显著。
大约在2O世纪2O年代前后,人们开始重视橡胶物理机械性能变化规律的研究。
就在此时吉尔(Gerr)烘箱问世，产生烘箱加速老化方法，同时又有氧弹加速老化和空气弹加速老化方法的出现。
经过Schoch等人长时间的人工加速老化与实际自然老化研究表明，烘箱加速老化与实际自然老化最接近，因此橡胶加速老化研究多以提高烘箱温度的加速老化方法为主。
1、橡胶老化的性能变化与评价方法由于橡胶老化的复杂性、试验和测试手段的限制，人们对老化规律的认识有一定的片面性和反复性，加之要与自然老化相对照，试验周期较长，所以在耐老化性评定方面特别是在定量计算上的研究，在2O世纪5O年代以前的进展是相当缓慢的。
在5O年以前主要是研究橡胶在非受力状态下的老化，测定的性能为拉伸强度S、扯断伸长率E、定伸应力M、抗张积SE、硬度H等。
由于橡胶密封零件在航空航天等现代工业技术中的广泛应用，橡胶在受力状态下的老化引起人们的特别重视，因此在近3O年里对橡胶应力松驰和压缩水久变形的研究较多，而且橡胶老化程度与测试数据相符。
Thomas S．Gates等人认为运用人工加速老化的方法研究材料性能指标的变化规律，对于新材料的筛选和制品长期老化性的评定有重要的指导性。
李咏今也强调运用橡胶老化性能变化的基本规律解决一些实际问题，他认为只有认识和掌握了橡胶热氧老化性能变化的一些基本规律，才能建立橡胶性能变化或制品寿命的快速预测方法；才能正确地评定硫化橡胶的耐热老化性；才能在试验室里研究硫化橡胶在常温下的化学变化行为。
橡胶材料老化机理与寿命预测研究橡胶材料是我们日常生活中广泛应用的材料，如轮胎、密封制品、管道等等，但是随着时间的推移，橡胶材料会出现老化现象，导致其性能下降，失去原有的功能。
了解橡胶材料老化机理和寿命预测研究对于橡胶材料的使用和生产具有重要意义。
一、橡胶材料老化机理橡胶材料在使用过程中会遭受各种外界因素的影响，导致其材料性能发生变化，出现老化现象。
橡胶材料老化机理可以从以下几个方面进行分析。
1. 氧化老化氧化是导致橡胶老化的主要因素之一。
在空气中含氧量高的环境中，橡胶材料很容易出现氧化现象。
氧化过程中，橡胶分子的长链高分子结构会断裂，并形成一些小分子氧化产物。
2. 光老化使用橡胶材料的环境中可能会有紫外线、紫外线辐射等光源，这些光源能穿透橡胶材料并与其分子发生相互作用。
这些相互作用会导致橡胶材料的分子链结构断裂，从而形成一些小分子氧化产物。
3. 热老化常温下，橡胶材料的长链高分子结构相对稳定，但是当橡胶材料受热作用时，其分子结构会发生变化。
热老化的原因在于分子对热的敏感性，高温会引起橡胶分子的活化，从而使得其细胞结构发生变化。
4. 化学老化在使用橡胶材料过程中，橡胶材料会遭受各种化学因素的影响。
这些化学因素可能是有害物质、油性物质、水、酸、碱等，导致橡胶分子链变化并产生氧化物。
二、橡胶材料寿命预测研究针对橡胶材料的老化现象，科研工作者通过研究橡胶材料寿命预测，找出了一些影响橡胶材料寿命的因素。
1. 贮存条件橡胶材料贮存条件越好，其寿命相对越长。
橡胶材料的贮存温度和湿度对其寿命有很大的影响。
一般而言，橡胶材料要存储在干燥、避光、低温、低湿的环境中。
2. 使用环境橡胶材料在不同的使用环境下有不同的寿命。
在各种外部因素影响下，橡胶材料的寿命也会受到影响。
例如，橡胶管道在被暴露在紫外线和氧化剂等环境中，寿命会比暴露在其他环境下的橡胶管道寿命要短。
3. 橡胶材料类型不同类型的橡胶材料具有不同的寿命。
例如，氟橡胶的耐化学质量很高，该材料能够抵抗多数化学药品的腐蚀，寿命较长。
橡胶材料加速老化试验与寿命预测方法研究进展摘要：橡胶材料作为一种高分子材料，通病是易老化，在使用及贮存过程中，其性能会随着时间的增加而逐渐下降，甚至丧失使用性能。
自从20世纪60年代报道了橡胶制品在使用过程中因老化现象而造成了巨大的经济损失后，人们广泛开展了自然老化和加速老化方法研究。
自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间，因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。
关键词：橡胶材料；加速老化试验；寿命预测方法；橡胶作为高分子三大合成材料之一，通病是易于老化，在使用及贮存过程中，其性能会随着时间的增加而逐渐下降，甚至丧失使用性能，因此橡胶件是影响装备贮存寿命的薄弱环节。
一、橡胶材料加速老化试验1.橡胶材料加速老化试验方法。
在加速老化试验方法研究方面，人们最为常用的是烘箱加速老化试验、湿热老化试验方法。
曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件，直接将计算机作为一个“老化箱”进行老化试验，目前这种方法还存在困难。
1）热空气加速老化试验：橡胶材料在贮存条件下主要是热氧老化，其作用机制是热的作用将加速橡胶材料交联、降解等化学变化，宏观表现出物理机械性能的改变，某些性能与老化时间呈单一变化，如：扯断伸长率、应力松弛系数、压缩永久变形率等。
2）湿热老化试验：湿度会使橡胶试样膨胀，分子链间的空隙增大，暴露出较多的分子弱键，增加分子链的应力；使橡胶中的配合剂易扩散损失，促进含卤素链释放卤化氢；使变价金属起催化活化作用；使含酯、醚、酰胺基团的链发生水解反应；加速臭氧氧化的作用。
2.贮存环境对橡胶老化的影响。
1）温度的影响：橡胶属于高度交联的无定形聚合物，使用环境应保证其处于高弹状态，使用温度须高于玻璃化温度、低于粘流温度及分解温度。
温度升高，高分子链的运动加剧，一旦超过化学键的离解能，就会引起高分子链的热降解或基团脱落，从而使材料的物理性能发生显著改变。
因此，温度是贮存试验的主要条件和影响因素之一，它对橡胶的老化有很大影响。
橡胶内胎的蠕变特性与寿命预测研究橡胶内胎作为一种重要的轮胎部件，具有承载车辆荷载、缓冲冲击、保持轮胎形状等重要功能。
然而，在长期使用过程中，橡胶内胎会受到多种因素的影响，从而导致其蠕变特性的变化和寿命的缩短。
因此，准确研究橡胶内胎的蠕变特性，并预测其寿命，对于提高轮胎的可靠性和耐久性具有重要的意义。
蠕变是橡胶材料在长时间应力作用下的一种瞬时塑性变形现象。
橡胶内胎作为一种高分子弹性材料，在车辆负荷和温度的作用下，会发生蠕变现象。
蠕变特性的研究是了解橡胶材料在真实工作条件下变形行为的关键。
通过对橡胶内胎的蠕变特性的研究可以更好地了解其耐久性，并预测橡胶内胎在特定工作条件下的使用寿命。
橡胶内胎的蠕变特性研究主要涉及以下几个方面：首先，通过应用恒定拉伸应力或恒定应变的实验方法，研究橡胶内胎在不同应力或应变水平下的蠕变变形行为。
实验中应结合温度、湿度等因素对蠕变的影响进行综合分析。
其次，研究橡胶内胎蠕变的时间依赖性，即通过应力松弛实验，分析橡胶内胎在不同时间尺度上的蠕变特性，以模拟实际使用条件下的变形行为。
最后，还可以通过动态蠕变实验，研究橡胶内胎在大应力或应变变化下的蠕变特性，探索其变形行为对负荷和温度的敏感度。
除了实验研究，还可以通过数值模拟方法对橡胶内胎的蠕变特性进行分析。
通过建立合适的材料模型和边界条件，利用有限元分析方法模拟和预测橡胶内胎在特定工作条件下的变形行为。
数值模拟可以更好地了解橡胶内胎受力情况下的变形和应力分布，提供寿命预测的依据。
对橡胶内胎寿命的预测主要包括两个方面：一是通过蠕变试验数据的分析，建立蠕变寿命模型。
蠕变寿命模型可用于预测橡胶内胎在特定应力和温度条件下的寿命。
常用的模型包括Burger模型、时间强度模型等。
二是通过橡胶材料的老化特性和损伤机理的研究，预测橡胶内胎的寿命。
橡胶内胎在使用过程中会受到热氧老化、机械疲劳等因素的影响，导致橡胶材料性能的退化和结构的破坏，因此需要了解其老化机理，从而预测内胎的寿命。
橡胶贮存寿命预测方法研究进展与思考建议高晓敏,张晓华(中国工程物理研究院化工材料研究所,绵阳621900)摘要:概述了用数学模型法预测橡胶贮存寿命的方法,包括阿伦尼斯模型,用ASTM D412评估橡胶拉伸性能,应力应变老化模型,压缩永久变形的预测方法,橡胶疲劳寿命损伤模型,用有限元法考核橡胶的裂纹长度与抗裂能之间的关系,基于叠加原理的寿命预测模型等,针对上述模型预测研究结果提出了相关思考建议。
认为以老化动力学为基础预测材料寿命的数学模型法发展非常迅速,建议深入研究并拓宽应用;在透彻了解和掌握必需的分子结构参数的基础上,如果结合计算机技术模拟长期贮存或使用条件,对橡胶老化反应机理的研究可能是一个有前景的发展方向。
关键词:橡胶;贮存寿命;预测;建议前言橡胶材料及其制品由于独特的性能,已广泛应用于军民品生产的各个领域。
关于橡胶密封材料、垫层材料的使用期是个总不能提供确切答案的问题[1]。
橡胶在使用及贮存过程中,其性能会随着时间的增加而逐渐下降,主要表现在橡胶材料的脆化、硬化、粉化、开裂、憎水性下降等劣化现象[2],甚至丧失使用性能。
橡胶密封材料在长期贮存过程中会受到多种应力如电、热、力等环境应力作用,在复杂应力作用下易产生上述老化现象,造成疲劳损伤,导致密封系统失效。
了解橡胶密封材料的老化性能,及贮存寿命预测方法,不仅便于在生产过程中改进性能、改善其质量,还可以为橡胶密封材料交付产品确定保险期(寿命)而提供依据。
自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间,因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研究成为一种切实可行的办法。
在加速老化试验方法研究方面,国外曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使用条件,直接将计算机作为一个老化箱进行老化试验。
从理论上讲,这是一个很有希望的发展方向,目前这种方法还存在较多困难[3]。
在基于反应机理理论和分子结构参数的加速老化试验预测法还不可能广泛运用的同时,以老化动力学为基础,用数学模型法预测材料寿命的方法发展却非常迅速。
