ISO 4664-12022 硫化橡胶或热塑性橡胶.动态性能的测定.第1部分一般指南标准立项发展报告

硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：一般指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber,VulcanizedorThermoplastic—DeterminationofDynamicProperties—Part1:GeneralGuidance摘要橡胶材料在现代工业中占据着不可替代的重要地位，其动态力学性能直接决定了轮胎、减振器件、密封制品等关键部件在服役条件下的性能表现与使用寿命。随着汽车工业、轨道交通、航空航天及高端装备制造领域的快速发展，对橡胶材料动态性能测试的准确性和可比性提出了更高要求。ISO4664-1:2022《硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：一般指南》由国际标准化组织（ISO）发布，是橡胶动态性能测试领域的基础性方法标准。该标准的发布实施为全球橡胶行业提供了一套统一、规范的动态性能测试指导框架，涵盖了测试原理、仪器要求、试样制备、试验条件选择及数据处理等核心内容。本报告对该标准的技术内容、修订背景、应用价值及未来发展趋势进行了系统分析，旨在为标准使用者提供全面的技术参考，促进我国橡胶工业质量检测水平的提升及与国际标准的深度接轨。关键词：硫化橡胶；热塑性橡胶；动态性能；粘弹性；标准指南；ISO4664；测试方法Keywords:Vulcanizedrubber;Thermoplasticrubber;Dynamicproperties;Viscoelasticity;Standardguidance;ISO4664;Testmethods1.引言橡胶材料因其独特的粘弹性行为，在动态载荷作用下表现出复杂的力学响应，包括储能模量、损耗模量、损耗因子（tanδ）等关键参数。这些动态性能参数不仅是橡胶材料配方设计的重要依据，也是产品质量控制和使用性能预测的核心指标。无论是轮胎的滚动阻力和湿地抓着力，还是橡胶减振器的隔振效率和使用寿命，均与材料的动态力学性能密切相关。ISO4664系列标准是国际橡胶动态性能测试领域的基础标准体系，其中第1部分（ISO4664-1）为动态性能测定提供了一般性指南。最新版本ISO4664-1:2022于2022年7月由国际标准化组织正式发布，取代了此前版本。该标准的更新反映了近年来橡胶材料科学、测试仪器技术以及工业应用需求的最新进展，对于规范全球橡胶动态性能测试行为、提升测试结果的可比性和可靠性具有重要意义。2.标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO4664-1:2022||标准名称|硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：一般指南||英文名称|Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofdynamicproperties—Part1:Generalguidance||发布机构|国际标准化组织（ISO）||发布日期|2022年7月1日||标准状态|现行||ICS分类号|83.060（橡胶）||语言版本|英语|该标准属于ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）归口管理的标准体系，具体由SC2（测试与分析分技术委员会）负责制定和维护。作为一项基础性指南标准，ISO4664-1:2022为ISO4664系列的其他部分（如强制振动非共振法、共振法等具体测试方法标准）提供了统一的通用技术框架。2.2标准定位ISO4664-1在橡胶动态性能测试标准体系中处于"母标准"或"框架标准"的地位。它不针对某一特定的测试装置或测试模式进行详细规定，而是为各种动态测试方法提供共性指导，包括术语定义、测试原理、仪器通用要求、试样通用要求、影响因素分析、数据表达方式等。该标准与以下标准形成配套体系：-ISO4664-2（动态性能的测定第2部分：常温下的强制振动非共振法）-ISO4664-3（动态性能的测定第3部分：共振法）-ISO6721系列（塑料动态性能测定标准体系，作为类比参考）3.修订背景与必要性分析3.1技术发展的推动近十年来，橡胶动态性能测试技术取得了显著进步。高精度伺服液压试验机、电磁激振系统以及先进的数据采集与处理技术不断涌现，使测试频率范围从传统的低频（0.01Hz～100Hz）扩展至更高频段，测试温度控制精度也大幅提升。与此同时，计算机仿真技术在橡胶制品设计中的应用日益广泛，对材料动态性能数据的需求无论在数量还是质量上都提出了更高要求。3.2应用需求的牵引全球新能源汽车产业的爆发式增长对轮胎的滚动阻力、噪声性能和耐久性提出了更加严苛的要求。在"双碳"战略背景下，低滚动阻力轮胎的开发成为行业热点，而滚动阻力与橡胶材料在动态载荷下的损耗特性（tanδ）直接相关。此外，高性能减振制品在高速铁路、精密设备和建筑隔震等领域的应用扩展，也迫切需要更加准确可靠的动态性能测试标准作为技术支撑。3.3标准国际协调的需要随着经济全球化的深入发展，橡胶产品的国际贸易日益频繁。不同国家和地区在动态性能测试方法上存在差异，导致同一材料在不同实验室的测试结果难以直接比较。ISO4664-1:2022的修订进一步协调了各方意见，增强了标准在全球范围内的适用性和可操作性。4.标准主要技术内容ISO4664-1:2022共分为若干技术章节，系统阐述了橡胶动态性能测试的一般性技术指南。4.1范围与术语定义标准明确了适用范围为硫化橡胶和热塑性橡胶的动态性能测定，涵盖的频率范围和温度范围宽泛，适用于大多数工业应用场景。标准对动态性能测试中涉及的核心术语进行了规范定义，包括但不限于：-储能模量（storagemodulus,E′或G′）：反映材料储存弹性能量的能力；-损耗模量（lossmodulus,E″或G″）：反映材料耗散能量的能力；-损耗因子（lossfactor,tanδ）：损耗模量与储能模量之比，表征材料的阻尼特性；-复模量（complexmodulus）：储能模量与损耗模量的复数合成；-动态刚度（dynamicstiffness）：动态载荷与动态位移之比。4.2测试原理概述标准系统阐述了橡胶动态性能测试的基本力学原理。在周期性交变载荷（应力或应变）作用下，橡胶材料因粘弹性特性而产生应力-应变响应之间的相位滞后。通过精确测定应力幅值、应变幅值以及相位角（δ），即可计算出储能模量、损耗模量和损耗因子等参数。标准重点强调了线性粘弹性区的概念，指出在该区域内测试结果与载荷幅值无关，并指导使用者如何确定适当的应变（或应力）幅值范围。4.3测试模式分类标准对现有橡胶动态性能测试方法进行了系统分类：-按变形模式分类：拉伸、压缩、剪切、扭转等；-按载荷施加方式分类：强制振动、自由衰减振动、共振等；-按控制变量分类：应力控制模式、应变控制模式。不同测试模式各有优缺点和适用场景，标准提供了选择指南以帮助使用者根据实际需要确定最合适的测试方法。4.4仪器的通用要求标准对动态测试仪器提出了通用技术要求，主要包括：-力传感器和位移传感器：应具有足够的精度、灵敏度和频率响应范围，确保在测试频率范围内信号不失真；-温度控制系统：应能够精确控制和稳定试样温度，温度偏差应控制在规定范围之内；-夹具设计：应确保试样夹持牢固且不对试样产生附加应力；-数据采集系统：采样频率应满足测试精度要求，具备足够的信号处理能力。4.5试样制备与状态调节标准对动态性能测试用试样的制备和状态调节进行了规定，强调了试样尺寸精度、表面质量以及均匀性对测试结果的影响。同时，标准参照ISO23529（橡胶物理试验用试样的制备和状态调节通用程序）对试样的状态调节（温度、湿度、时间）提出了明确要求，以最大限度地减小环境因素对测试结果的影响。4.6参数选择与影响因素影响橡胶动态性能测试结果的因素繁多，标准重点分析了以下关键因素及其控制办法：-温度对模量和损耗因子的显著影响（温度-频率等效原理）；-应变幅值对动态性能的影响（Payne效应）；-频率对动态性能的影响；-预载荷（预应变）对测试结果的影响；-试样几何尺寸及夹具刚度的系统影响。4.7数据处理与报告标准对测试数据的处理和报告格式进行了规范，要求报告中应详细记录测试条件（温度、频率、应变幅值等）、试样信息、仪器信息以及测试结果。对于多次重复测试，应给出平均值和标准偏差。标准还提供了典型的数据表达方式，包括模量-温度曲线、模量-频率曲线以及损耗因子谱图等。5.主要修订与新增内容相较于上一版本，ISO4664-1:2022在以下方面进行了重要修订：5.1术语定义的更新与补充新版标准根据近年来学科发展，更新了部分术语的定义，补充了若干新出现的概念词汇，使术语体系更加完整和科学，并与ISO1382（橡胶词汇）保持了更好的一致性。5.2新增测试技术指南针对近年来新兴的动态力学分析（DMA）技术的广泛应用，新版标准增加了对DMA仪器在橡胶测试中的适用性指导，帮助使用者合理选择仪器和测试方案。同时补充了高应变速率测试、多频率扫描等现代测试模式的技术指引。5.3完善仪器校准与验证要求新版标准更加注重测试数据的可靠性和可追溯性，新增了对动态测试仪器进行周期性校准和验证的推荐做法，包括使用标准参考材料进行系统验证的建议。这一修订直接回应了实验室质量管理体系（如ISO/IEC17025）对设备校准的刚性要求。5.4强化非线性行为指导考虑到橡胶材料在大变形条件下的非线性粘弹性行为，新版标准增加了关于非线性区域的识别方法和处理建议，为进行大振幅测试的使用者提供了技术指导，弥补了以往标准主要关注线性区域的局限。5.5与相关标准的协调性增强新版标准进一步加强了与ISO4664-2、ISO4664-3等具体测试方法标准的协调一致性，明确了各自的技术边界和衔接关系，使标准体系的逻辑结构更加清晰。6.标准实施与应用价值6.1对橡胶工业的技术支撑价值ISO4664-1:2022为橡胶材料研发、配方优化和工艺控制提供了科学统一的测试方法论，能够有效指导企业开展橡胶材料的动态力学性能评价。在轮胎行业，该标准支撑了滚动阻力（与tanδ在低频高温下的值相关）和抗湿滑性能（与tanδ在高频低温下的值相关）的测试评价；在橡胶减振制品行业，该标准支撑了动态刚度、损耗因子等关键设计参数的测定。6.2对国际贸易的促进意义作为国际通用的基础性测试指南，ISO4664-1:2022在全球范围内实现了动态性能测试方法的统一，为不同国家之间的橡胶产品贸易和质量认可创造了有利条件。测试数据的国际互认有助于消除技术性贸易壁垒，降低贸易成本。6.3对标准体系的完善作用该标准与ISO4664-2、ISO4664-3及我国国家标准GB/T9870（硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能测定的系列标准）共同构成了完整的橡胶动态性能测试标准体系。各标准之间形成了"总-分"结合、互为补充的技术架构，为使用者提供了从通用指南到具体操作方法的全链条技术指导。7.主要起草与归口单位介绍ISO4664-1:2022由国际标准化组织ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）归口管理，具体由SC2（测试与分析分技术委员会）组织制定。在标准制定过程中，来自全球各国的技术专家和企业代表参与了标准的研讨与起草工作。7.1ISO/TC45/SC2简介ISO/TC45是国际标准化组织中负责橡胶与橡胶制品标准制定的技术委员会，成立于1947年，目前设有多个分技术委员会。其中SC2专门负责橡胶物理测试方法标准（含化学和物理测试方法）的制修订工作，秘书处由马来西亚承担（2019年起）。SC2的工作范围涵盖生胶、硫化橡胶和热塑性橡胶的各项物理性能测试标准，其制定的标准被全球橡胶行业广泛采用。SC2由来自各成员国家的专家代表组成，包括标准化学会代表、研究机构学者、企业技术人员和独立顾问等。SC2下设多个工作组（WorkingGroup），分别负责不同类别测试标准的具体起草工作。ISO4664系列标准由WG10（动态性能测试工作组）具体负责。该工作组的召集人和秘书由具有深厚橡胶力学测试领域经验的专家担任。工作组在标准修订过程中，广泛征集了各国关于动态性能测试的实践经验和改进建议，通过多轮国际讨论和意见处理，最终达成共识并形成了ISO4664-1:2022最终文本。7.2标准的国内技术支撑——中国参与单位中国是ISO/TC45的积极成员（ParticipatingMember），全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）作为国内对口单位，组织国内专家深度参与了ISO4664-1:2022的制修订工作。在标准制定过程中，中国代表团就非线性粘弹性行为、DMA仪器校准、温度控制精度等技术议题提出了多项建设性意见，部分建议被采纳并纳入标准文本。在国内层面，北京橡胶工业研究设计院有限公司（以下简称"北橡院"）是参与该标准技术支撑和试验验证工作的核心单位之一。北橡院成立于1955年，是中国橡胶工业领域历史最悠久、综合实力最强的科研院所之一，长期承担橡胶材料性能测试技术研究、标准制修订和检测技术服务等工作。该院设有国家橡胶轮胎质量检验检测中心和国家橡胶材料质量检验检测中心，是中国橡胶领域权威的第三方检测机构。在ISO4664-1:2022的修订过程中，北橡院的专家团队结合国内橡胶工业的实践经验和研究成果，围绕动态性能测试的关键技术问题开展了大量试验验证工作，为标准技术内容的完善提供了坚实的数据支撑。同时，北橡院也是GB/T9870系列国家标准（硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定系列标准）的主要起草单位，为ISO标准在我国的转化实施和推广应用发挥了重要的桥梁和纽带作用。8.与中国相关标准的协调我国目前实施的GB/T9870.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：一般指南》系修改采用（MOD）自ISO4664-1的旧版本。随着ISO4664-1:2022的正式发布，我国已启动了对GB/T9870.1的同步修订工作，拟更新采用ISO4664-1:2022的最新版本，以保持我国橡胶动态性能测试标准与国际标准的同步性和一致性。在修订过程中，需重点关注以下方面的协调与转化：-术语定义的准确翻译和对齐；-新增技术内容（如DMA指南、非线性行为指导）的本土化适应；-与我国现行橡胶测试仪器行业标准的配套衔接；-标准实施所需配套能力的建设。9.结论与展望ISO4664-1:2022作为橡胶动态性能测试领域的基础性国际标准，为全球橡胶工业提供了一套科学、统一、可操作的动态性能测试通用技术指南。该标准的发布实施，不仅反映了近年来橡胶动态测试技术的发展水平和行业应用需求的变化，也为未来进一步完善橡胶动态性能测试标准体系奠定了坚实基础。展望未来，随着人工智能、大数据和数字孪生技术在材料研发领域的深入应用，对橡胶动态性能数据的高通量获取和标准化表达将提出更高要求。ISO4664-1标准体系也需要在以下方向持续演进：（1）适应更高测试频率和更宽温度范围的新型测试技术的标准化；（2）建立更加完善的测量不确定度评定指南；（3）开发适用于原位测试和多场耦合测试的标准化方法；（4）加强与材料仿真数据交换的标准化衔接。参考文献[1]ISO4664-1:2022,Rubber,vulcanizedorthermoplastic—De