ISO 90262021 生橡胶或未硫化化合物 - 绿色强度的测定标准立项发展报告

生橡胶或未硫化化合物——绿色强度的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RawRubberorUnvulcanizedCompounds—DeterminationofGreenStrength摘要绿色强度是表征生橡胶或未硫化化合物加工性能的核心力学参数，直接关系到橡胶制品在混炼、压延、挤出及成型等工艺环节中的尺寸稳定性和生坯强度，对轮胎、密封件、输送带等高附加值橡胶产品的质量一致性具有重要影响。随着橡胶工业向高性能化、绿色化和智能化方向快速发展，对绿色强度测定方法的标准化需求日益迫切。ISO9026:2021《生橡胶或未硫化化合物——绿色强度的测定》由国际标准化组织（ISO）正式发布，替代了此前沿用的ISO9026:1991版本，在试样制备、拉伸速率、环境条件控制及试验结果表达等方面进行了系统性修订，充分反映了近三十年来橡胶测试技术和仪器装备的最新进展。关键词：绿色强度；生橡胶；未硫化化合物；ISO9026；国际标准；橡胶加工性能；标准修订Keywords:GreenStrength;RawRubber;UnvulcanizedCompounds;ISO9026;InternationalStandard;RubberProcessingPerformance;StandardRevision1引言1.1研究背景橡胶工业是国民经济的重要基础产业，其产品广泛应用于交通运输、建筑工程、航空航天、医疗卫生等众多领域。在橡胶制品的生产过程中，生橡胶及未硫化化合物（即混炼胶）需要经历混炼、停放、压延、挤出、贴合、成型直至硫化的多道工艺环节。在此过程中，未硫化胶料尚未形成交联网络，其强度来源于分子链间的缠结、填料网络的物理相互作用以及可能的少量早期交联。这种未硫化状态下的强度即为“绿色强度”（GreenStrength），是决定未硫化胶料能否在自身重力、牵引力及加工应力作用下保持形状完整性和尺寸稳定性的关键性能指标。绿色强度不足将导致胶料在加工过程中出现下垂、变形、断裂等问题，直接影响制品的尺寸精度和合格率；而绿色强度过高则可能造成胶料过硬、回弹性差，增加加工能耗和设备磨损。因此，准确测定和评价绿色强度，对于橡胶配方设计、工艺条件优化以及最终产品质量控制均具有重要意义。1.2标准的国际背景与修订必要性随着全球橡胶工业的技术进步和贸易全球化程度的不断加深，对绿色强度测试方法的统一化和精细化要求日益凸显。原版标准ISO9026:1991自发布以来，已沿用了三十年之久。在此期间，橡胶测试仪器（如电子万能试验机）的精度和自动化水平显著提升，计算机数据采集与处理方法被广泛应用，橡胶配方中新型填料（如纳米填料、生物基增塑剂）和新型助剂的引入也对测试方法提出了新的要求。此外，国际橡胶硬度测试、拉伸测试等相关标准（如ISO37、ISO23529等）均已陆续修订更新，亟需对绿色强度测定标准进行同步修订，以保持标准体系的内在协调性。在此背景下，ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）启动了ISO9026的修订工作，经过多轮草案讨论、实验室间比对验证和国际投票程序，最终于2021年7月29日正式发布了ISO9026:2021版本。2标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO9026:2021||标准名称|生橡胶或未硫化化合物——绿色强度的测定||英文名称|Rawrubberorunvulcanizedcompounds—Determinationofgreenstrength||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||技术委员会|ISO/TC45橡胶与橡胶制品技术委员会||分类号|橡胶||发布日期|2021年7月29日||发布年份|2021年||国别|国际组织||语言|英语||替代标准|ISO9026:1991||国际标准分类号（ICS）|83.060（橡胶）|2.2标准适用范围ISO9026:2021规定了生橡胶和未硫化化合物（包括混炼胶及生胶与配合剂的混合物）绿色强度的测定方法。该标准适用于未硫化橡胶材料在拉伸状态下的应力—应变行为的评价，重点测定材料在未交联状态下的抗拉强度和断裂伸长率。标准所规定的试验方法适用于各类生橡胶（包括天然橡胶和合成橡胶）及其未硫化化合物，不适用于硫化橡胶或热塑性弹性体。2.3标准的技术定位绿色强度测试本质上是一种特殊条件下的拉伸试验。与常规硫化橡胶拉伸试验（ISO37）不同，绿色强度测试的核心难点在于：未硫化胶料强度低、延展性大、对温度和停放时间敏感，且试样在夹持和拉伸过程中极易发生滑移或早期断裂。因此，ISO9026:2021在试验条件控制和操作细节方面作出了更为严格和具体的技术规定。3标准主要技术内容3.1方法原理ISO9026:2021规定的绿色强度测定方法基于单轴拉伸试验原理。将制备好的哑铃形或环形试样置于拉力试验机的两夹持器之间，以恒定的拉伸速率对试样施加拉伸载荷，同时记录载荷—伸长曲线（即应力—应变曲线）。根据所获取的应力—应变曲线，确定以下特征参数：-绿色强度（GreenStrength）：试样在断裂前所承受的最大拉伸应力，通常以兆帕（MPa）表示。该参数反映未硫化胶料在加工条件下抵抗变形和破坏的能力。-断裂伸长率（ElongationatBreak）：试样断裂时的伸长量与原标距长度的百分比，反映未硫化胶料的延展性。-定伸应力（TensileStressatGivenElongation）：如100%或300%定伸应力，反映材料在特定应变水平下的抵抗变形能力，对评估加工窗口内胶料的刚度特性具有参考价值。-初始模量（InitialModulus）：由应力—应变曲线初始线性段斜率确定，表征材料在小变形条件下的刚性特征。3.2试验设备要求3.2.1拉力试验机标准规定拉力试验机应符合ISO5893的要求，具备等速拉伸功能，拉伸速度可调范围为（100±10）mm/min。试验机的力量测量系统精度应满足：在试验力值范围内，示值误差不超过±1%。试验机应配备适当的记录系统（或计算机数据采集系统），能够连续记录载荷—伸长数据。3.2.2试样裁切设备用于制备哑铃形试样的裁刀应符合ISO23529的规定，裁刀刃口应保持锋利，以保证试样边缘平整光滑、无缺陷。对于绿色强度测试，推荐使用宽度较大的哑铃形试样（如宽度6mm或更宽），以减小边缘效应对测试结果的影响。3.2.3测厚仪试样厚度测量应使用精度不低于0.01mm的测厚仪，测足压力及接触面积应符合ISO23529的规定。3.2.4环境控制设备试验应在标准实验室大气条件下进行，即温度（23±2）℃，相对湿度（50±10）%。对于精密对比试验，温度波动应控制在±1℃以内。3.3试样制备3.3.1试样类型与尺寸标准规定使用哑铃形试样，推荐采用1型或2型哑铃形试样，具体尺寸应符合ISO37的规定。对于厚度较大或硬度较高的胶料，允许使用其他类型的试样，但需在试验报告中注明。3.3.2试样制备方法试样可自以下三种途径获得：-混炼开炼法制备：在标准实验室开炼机（辊筒尺寸、速比应符合规定）上进行混炼，控制辊温为（50±5）℃，通过规定的薄通次数和打卷次数确保胶料混合均匀。混炼后的胶料在标准条件下停放（2~24）h后进行压片和裁切。-压延法制备：使用实验室两辊压延机或平板硫化机（不加热）将胶料压制成厚度均匀的薄片，压延方向应予以标记，裁切试样时应使试样纵轴方向与压延方向一致，以确保测试结果的一致性。-直接裁切法：对于已制备好的未硫化胶板或胶条，直接使用裁刀在胶板上裁切试样。3.3.3试样停放条件裁切后的试样在试验前应在标准实验室大气条件下停放不少于16h，但不超过96h。停放期间试样应平放于平整、洁净的平面上，避免受到拉伸、压缩或其他机械应力作用。对于比对试验，所有试样的停放时间应尽可能一致。3.4试验步骤3.4.1厚度测量测量试样标距段内三点（中心点及距中心两侧等距离处各一点）的厚度，取算术平均值作为试样厚度。厚度测量应在停放结束后进行，测量时避免对试样施加过大压力而导致厚度变化。3.4.2夹持与预调将试样对称地夹持于拉力试验机的上下夹持器之间，夹持时应确保试样纵轴与拉伸方向一致，避免歪斜。夹持力应适中，既要防止试样在拉伸过程中发生滑移，又要避免夹持过紧导致试样在夹持处提前断裂。3.4.3拉伸试验启动试验机，以（100±10）mm/min的恒定速率拉伸试样，直至试样断裂。试验过程中自动记录载荷—伸长曲线。每组试验至少测定5个试样，去除异常值后取算术平均值作为试验结果。3.4.4结果处理由应力—应变曲线确定绿色强度（最大应力值）和断裂伸长率。在报告结果时，应同时报告试样厚度、拉伸速率、试验温度等试验条件，以保证结果的可追溯性和可比性。3.5关键修订内容对比（ISO9026:1991vsISO9026:2021）|修订内容|ISO9026:1991|ISO9026:2021||---------|--------------|--------------||规范性引用文件|引用ISO37:1977等旧版标准|更新为引用ISO37:2017、ISO23529:2016等最新版本||试样尺寸|仅规定一种哑铃形试样|推荐1型或2型哑铃形试样，增加了灵活性||拉伸速率|规定为（500±50）mm/min|调整为（100±10）mm/min，更有利于低速变形行为表征||停放条件|未明确具体时间|明确规定（16~96）h的停放窗口||数据处理|仅给出最大强度和断裂伸长率|增加定伸应力、初始模量等多参数表征||精密度数据|提供有限的实验室间比对数据|提供更新的精密度数据及置信区间|值得注意的是，拉伸速率从500mm/min调整为100mm/min是本版修订中较为显著的技术变化之一。较低的拉伸速率有助于减少未硫化胶料在高应变速率下的非线性黏弹效应，获得更为稳定的应力—应变曲线，提高数据的可重复性和实验室间可比性。4标准的技术意义与应用价值4.1对橡胶配方设计的指导作用绿色强度是衡量胶料加工性能的“第一道门槛”。在橡胶配方开发阶段，通过ISO9026:2021规定的测试方法获取绿色强度数据，可以：-快速评价不同生胶品种或牌号的加工特性差异：如天然橡胶（NR）与丁苯橡胶（SBR）在绿色强度上的显著区别，直接决定了它们在特定制品中的适用性。天然橡胶因其较高的相对分子质量和应变诱导结晶特性，通常表现出较高的绿色强度，有利于未硫化胶料的成型保持性；而部分合成橡胶的绿色强度较低，需通过调整配方（如增加填料用量或引入增黏剂）予以补偿。-优化补强体系和增黏剂用量：炭黑、白炭黑等填料的种类和用量对绿色强度有显著影响，通过系统的绿色强度测试可以确定最优的填料—橡胶相互作用水平。-评估不同增塑剂和加工助剂的影响：增塑剂在降低胶料黏度的同时往往会降低绿色强度，需要在高填充性与加工保形性之间寻求平衡，绿色强度测试为这一平衡提供了量化依据。4.2对生产工艺控制的质量保障作用在橡胶制品的实际生产过程中，绿色强度的波动直接影响压延、挤出、成型等工序的稳定性和产品的合格率。将ISO9026:2021作为生产过程中的质量监控手段，可实现：-来料检验：对每批入厂的生胶或母炼胶进行绿色强度检测，确保原材料批次间的一致性，避免因原料波动引起工艺波动。-过程控制：在混炼工序后对未硫化胶料进行在线或离线绿色强度检测，及时发现混炼不足、过炼或配合剂分散不均等问题。-产品出厂检验：对于以未硫化形式交付的产品（如轮胎胎面胶条、密封条半成品等），绿色强度检测可作为出厂检验项目之一。4.3对国际贸易和行业互认的支撑作用随着全球橡胶制品贸易的持续增长，不同国家和地区的生产企业、用户及第三方检测机构之间需要在统一的测试方法框架下进行质量评价。ISO9026:2021作为国际标准，为绿色强度的测定提供了全球公认的技术语言，有助于：-消除技术壁垒：统一测试方法减少了因方法差异导致的贸易争议。-促进检测结果互认：实验室间比对数据的建立和更新，提升了测试结果的可信度和可比性。-支撑技术法规和采购规范：许多大型轮胎企业和汽车制造商在采购技术规范中引用了ISO9026作为胶料绿色强度的评定依据。5主要起草与参与单位介绍ISO9026:2021的修订工作由ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）下属的SC2（测试与分析分技术委员会）牵头组织，由来自多个成员国的技术专家共同参与。其中，法国标准化协会（AFNOR）承担了标准修订的秘书处工作，德国标准化协会（DIN）、日本工业标准调查会（JISC）、美国材料与试验协会（ASTM）等成员体选派专家参与了各阶段技术内容的讨论与审定工作。5.1ISO/TC45概况ISO/TC45是国际标准化组织中负责橡胶与橡胶制品领域标准制定的核心技术委员会，成立于1947年，秘书处现由泰国工业标准协会承担。该技术委员会下设多个分技术委员会和工作组，涵盖橡胶原材料、橡胶制品、测试方法等多个专业方向。截至目前，ISO/TC45已发布国际标准约400余项，在全球橡胶及相关行业中具有广泛的影响力和权威性。5.2标准修订的主要技术贡献方向ISO9026:2021修订过程中，技术专家组重点围绕以下技术问题进行了深入研究与论证：-拉伸速率的优化选择：通过多轮实验室间联合试验（interlaboratorytestprogramme），比较了不同拉伸速率下绿色强度数据的离散程度和区分能力，最终确定（100±10）mm/min更有利于获得稳定且具有良好分辨力的测试结果。-试样夹持方式对结果的影响：针对未硫化胶料在拉伸过程中易于在夹持部位断裂的共性问题，专家组研究比较了不同夹持表面材质和夹持压力对断裂位置分布和强度值的影响，并在标准中给出了优化建议。-精密度数据的更新：通过组织国际实验室间比对试验，获取了新版方法下的重复性和再现性数据，为标准使用者提供了置信度评估依据。6标准的实施与未来展望6.1国际国内标准协调ISO9026:2021发布后，世界各主要橡胶工业国家纷纷启动该标准的转化和采用工作。我国作为全球最大的橡胶制品生产和消费国，橡胶工业正处于由大向强转变的关键时期，跟踪采纳国际先进标准对于提升行业整体质量水平具有重要意义。目前，全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）正积极组织对ISO9026:2021的采标评估和转化工作，适时修订对应的国家标准