ISO 815-22019 橡胶 硫化或热塑性塑料 - 压缩组的测定 - 第2部分低温标准立项发展报告

橡胶硫化或热塑性塑料-压缩组的测定-第2部分:低温标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofcompressionset—Part2:Atlowtemperatures摘要本报告围绕国际标准ISO815-2:2019《橡胶硫化或热塑性塑料-压缩组的测定-第2部分:低温》展开，深入探讨了该标准的立项背景、技术内容、修订历程及行业影响。随着现代工业，特别是航空航天、汽车制造和低温工程领域的快速发展，橡胶材料在低温环境下的密封性能和耐久性成为关键指标。压缩永久变形是衡量橡胶材料在恒定压缩应力下，于低温环境中保持其弹性和密封能力的重要参数。ISO815-2:2019标准的发布，明确了在标低温条件下（通常为-10℃至-100℃）测定橡胶压缩永久变形的标准方法，填补了该领域测试方法国际统一的空白。报告详细阐述了标准的适用范围、测试原理、设备要求、试样制备及计算步骤，并重点分析了其与ISO815-1（常温/高温部分）的衔接关系。通过对主要参与修订单位德国标准化学会（DIN）及其技术委员会的介绍，展示了标准制定过程中的专业性与权威性。结论部分指出，该标准的实施有助于提升产品质量控制水平，促进国际贸易和技术交流，并展望了未来低温环境下橡胶材料性能测试标准向更宽温域、更复杂工况发展的趋势。本报告旨在为橡胶材料研发人员、质检机构、标准化工作者及行业管理人员提供系统的技术参考和决策依据。关键词：橡胶；硫化橡胶；热塑性弹性体；压缩永久变形；低温测试；ISO815-2；标准化；密封材料Keywords:Rubber;Vulcanizedrubber;Thermoplasticelastomer;Compressionset;Lowtemperaturetesting;ISO815-2;Standardization;Sealingmaterials正文1.引言橡胶作为一种高分子弹性材料，其独特的粘弹性使其在众多工业领域，尤其是作为密封件、垫圈、减震元件等，扮演着不可替代的角色。在实际应用中，这些部件常常需要暴露于各种极端环境，其中低温环境尤为严苛。在低温条件下，橡胶的大分子链段运动能力显著下降，材料会由高弹态向玻璃态转变，导致其弹性丧失、变硬、变脆，从而严重削弱其密封和缓冲功能。例如，飞机在高空飞行时，舱门密封件、液压管路O型圈会遭遇-50℃乃至更低的温度；在极地科考或液化天然气（LNG）运输中，设备用橡胶件需耐受-100℃以下的极端低温。准确评估橡胶材料在低温下的性能，尤其是其保持弹性和密封能力的能力，对于保障设备安全、延长使用寿命至关重要。压缩永久变形（CompressionSet）是衡量这一能力最核心的指标之一。它反映了橡胶在受到持续压缩后，撤除压力后无法恢复原状的程度。ISO815系列标准正是为统一全球橡胶压缩永久变形测试方法而设立。其中，ISO815-2:2019专注于低温条件下的测试，它是对橡胶材料低温性能评价体系的重要补充和完善。2.标准立项背景与意义（1）立项背景在ISO815-2:2019发布之前，橡胶材料的压缩永久变形测试主要依据ISO815-1（在标准实验室温度或高温下）或各国、各行业内部制定的低温测试方法。这种多标准并存的局面带来了以下问题：*结果可比性差：不同标准在试样尺寸、压缩率、低温保持时间、回弹温度及恢复时间等关键参数上存在差异，导致同一材料在不同方法下的测试结果无法直接比较。*技术发展需求：随着新型耐低温橡胶（如硅橡胶、氟硅橡胶、全氟醚橡胶等）的研发和应用，需要更精确、更可靠的低温性能测试方法来验证其性能。*国际贸易障碍：全球化的产业链要求材料供应商和使用方采用统一的国际标准，以避免因测试方法不同而产生的争议和贸易壁垒。（2）重要意义ISO815-2:2019的制定与发布具有深远意义：*填补标准空白：首次在全球范围内确立了专门针对低温环境的橡胶压缩永久变形测试方法，为低温用橡胶材料和制品提供了一个统一的评价基准。*提升产品质量：为制造商提供了明确、可执行的测试规范，有助于其在研发阶段筛选材料、在质量控制阶段确保产品批次间性能的一致性。*促进技术创新：标准的统一有助于科研人员对比不同配方、不同工艺对橡胶低温性能的影响，从而推动耐低温弹性体材料的技术进步。*支撑法规要求：许多行业（如航空航天、汽车、能源）的法规和认证体系，对橡胶件的低温性能提出了要求。该标准为符合这些法规提供了关键的测试依据。3.ISO815-2:2019标准核心内容解读ISO815-2:2019为ISO815系列标准的第二部分，主要规定了在低温条件下测定硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的方法。本部分标准与ISO815-1（在标准实验室温度或高温下测试）相辅相成，共同构成了完整的压缩永久变形测试体系。（1）适用范围本标准适用于测定在恒定压缩应力下，于低温环境中（通常在-10℃至-100℃范围内，可根据材料和应用需求扩展至更低温度）暴露一定时间后，硫化橡胶或热塑性橡胶的压缩永久变形行为。该测试特别适用于评价材料在低温静密封应用中的性能。（2）测试原理测试原理与ISO815-1类似，但关键区别在于施加和解除应力的环境温度。具体步骤为：1.初始测量：在标准实验室温度下测量试样的初始高度（ho）。2.低温压缩：将试样装入限制器内，在标准实验室温度下对其进行规定比例的压缩（通常为25%）。3.低温暴露：将处于压缩状态的夹具整体放入低温箱中，在设定的低温（T）下保持规定的时间（t）。4.低温下卸载：在低温暴露结束后，在低温环境下快速从夹具中取出试样，使其在无应力状态下回弹。5.最终测量：将试样在一定温度下（通常为标准实验室温度）恢复规定时间后，测量其最终高度（h1）。6.计算：按照公式`C=(ho-h1)/(ho-hs)×100%`计算压缩永久变形率，其中hs为限制器高度。（3）关键术语和核心参数*低温压缩永久变形(CompressionSetatLowTemperatures):在特定低温下，经历特定时间压缩后，橡胶材料无法恢复的形变占原始压缩量的百分比。*测试温度与时间：标准未强制规定具体数值，而是建议根据材料的实际应用场景选择。常见测试温度可参考相关产品标准或供需双方协定。*回弹过程：这是ISO815-2最关键的创新点。与ISO815-1中在高温下卸载并在室温条件下回弹不同，ISO815-2要求在低温下卸载，然后让试样在无外力作用下于标准实验室温度下回弹。这一设计更真实地模拟了实际工况：当环境温度升高时，受压缩的密封件才开始恢复。如果先升温再卸载，会高估材料的回弹能力。（4）试样制备与设备*试样：标准推荐使用圆柱形试样，直径和高度有规定（如直径29mm，高度12.5mm或13mm）。也可使用其他尺寸，但需在报告中注明。*低温试验箱：要求能够稳定控制温度，波动度在±1℃以内。对于低于-70℃的测试，建议使用更低波动的设备或采用液体冷却介质。*限制器：材质需与试样和测试环境兼容，常用不锈钢或铝。4.标准与其他相关标准的关系ISO815-2是ISO815系列的重要组成部分，其他相关标准包括：*ISO815-1:2019:规定了在恒定形变条件下，于标准实验室温度或高温下测定压缩永久变形的方法。*ISO815-2:本报告所述标准，定义了低温下的测试方法。*ISO1826:橡胶和胶乳-在恒定应力下压缩时的永久变形测定-引言与导则。此外，该标准还经常被以下产品标准或材料标准引用：*ISO1431:橡胶和热塑性橡胶-拉伸和压缩屈挠试验的耐疲劳性。*ASTMD1053:橡胶性能-低温脆性测试的标准试验方法。用户在选择测试方法时，应根据材料种类、实际应用温度和性能要求进行选择。例如，评价汽车挡风玻璃密封条需同时考虑ISO815-1的高温部分和ISO815-2的低温部分。5.主要参与单位介绍：德国标准化学会(DIN)ISO815-2:2019标准的修订工作主要由国际标准化组织/橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）负责，其秘书处及核心工作组长期由德国标准化学会（DIN）及其下属的德国橡胶技术委员会（FAKAU）主导。DIN在橡胶材料标准化领域拥有深厚的专业背景和丰富的经验。（1）机构概况德国标准化学会（DeutschesInstitutfürNormunge.V.,简称DIN）是德国全国性的标准化主管机构，也是国际标准化组织（ISO）中最具影响力的成员体之一。DIN成立于1917年，总部位于柏林，是一个非政府组织，但代表德国参与国际和区域（如CEN）标准化活动。DIN拥有约30,000名专家，来自工业界、服务业、科研机构、消费者保护组织和政府等各个领域，共同参与其管辖的众多技术委员会工作。（2）橡胶技术委员会（FAKAU）及其贡献DIN下属的“橡胶技术委员会”（FachausschussKautschuktechnik,FAKAU）是负责橡胶领域标准化的核心机构。该委员会汇集了德国乃至欧洲顶级橡胶材料生产商、设备制造商、研究机构（如德国橡胶技术研究院）和终端用户（如汽车、化工企业）的专家。FAKAU在推动橡胶测试方法的国际标准化方面扮演了关键的角色，其贡献包括：*方法研究：FAKAU的专家团队长期开展橡胶低温性能的基础研究，深入分析了压缩永久变形的微观机理，为标准的科学制定提供了理论支持。*方法验证：组织国际间循环比对试验，对不同方法、不同设备、不同实验室的测试结果进行统计分析，以确保标准方法的精确度和重复性。ISO815-2中提出的“低温下卸载”方法，正是基于FAKAU主导的此类研究。*文件起草：作为ISO/TC45的活跃成员，FAKAU的专家直接参与了ISO815-2:2019的草案撰写、意见处理和最终审定工作。他们将德国在低温测试领域的先进经验和行业共识，成功转化为具有全球普适性的国际标准。*推广与培训：DIN定期举办标准宣贯和培训活动，帮助全球的橡胶企业和检测机构正确理解和执行ISO815-2:2019，促进了该标准的广泛采用。通过DIN及其FAKAU的领导和深度参与，ISO815-2:2019不仅保证了技术上的严谨性与科学性，也反映了橡胶行业对低温性能测试方法的最前沿理解。结论ISO815-2:2019《橡胶硫化或热塑性塑料-压缩组的测定-第2部分:低温》的发布，是国际橡胶标准化工作的一项里程碑事件。该标准精准地解决了在低温环境下评价橡胶材料弹性恢复能力的难题，为航空航天、汽车、能源、海洋工程等关键领域的低温密封和减振设计提供了不可或缺的技术支撑。通过明确的测试原理、规范的操作流程和精确定义的参数，该标准极大地提高了全球范围内橡胶低温性能测试结果的一致性与可比性，有效减少了国际贸易壁垒，促进了技术创新和产品质量的持续提升。展望未来，随着材料科学和极端工况（如太空低温、超导设备、深空探测）需求的不断发展，橡胶低温性能测试标准将面临新的挑战。可以预见，未来的发展方向将包括：1.更宽的温域覆盖：标准可能需要扩展至-150℃甚至更低的测试温度，以满足新型特种橡胶及复合材料的需求。2.动态测试方法：发展在低温下同时