硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验

GB/T3512-2026/ISO188:20231硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验警示1-使用本文件的人员需具有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题，使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家的有关法规规定的条件。警示2-本文件规定的某些步骤可能涉及使用或产生某些废弃物，这可能对局部环境产生危害。相关文件中宜规定适当的安全操作和废弃物使用后的处理条款。1范围本文件描述了硫化橡胶或热塑性橡胶进行热空气加速老化或耐热试验的4种方法（具体见第5章）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO18899橡胶试验设备校准指南（Rubber-Guidetothecalibrationoftestequipment）注：GB/T25269-2010橡胶试验设备校准指南（ISO18899:2004,IDT）ISO23529橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序（Rubber-Generalproceduresforpre-paringandconditioningtestpiecesforphysicaltestmethods)注：GB/T2941-2025橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序（ISO23529:2016,IDT）3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4原理4.1概述试样在给定的高温和大气压力下的空气中老化，并控制空气循环条件。对老化前后的物理性能进行测量，并对结果进行比较。在评估老化对材料的影响时，宜使用与其实际应用密切相关的物理性能。若尚未明确具体关联的性能，建议测试橡胶的拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率（依据ISO37测定）和硬度（依据ISO48-2测定）。4.2加速老化试验试样在高于橡胶实际应用的温度下暴露，以期在短时间内模拟橡胶自然老化的效果。 .GB/T3512-2026/ISO188:202324.3耐热试验试样在与实际应用相同的温度下暴露，以获得相关材料使用性能的信息。5设备5.1空气老化箱老化箱的尺寸应使试样的总体积不超过老化箱有效容积的10％。应设置悬挂试样的装置，使试样间距至少为10mm，在柜式和强制通风式老化箱中，试样与老化箱壁的间距至少为50mm。在整个老化试验期间，应控制老化箱的温度，使试样的温度保持在规定的老化温度允许的公差范围内（见第9章）。温度传感器应安装在箱体内靠近试样的位置以记录真实的老化温度。在加热室结构中不应使用铜或铜合金。方法A：使用低风速的多单元式或柜式老化箱，空气层流通过固定的试样，空气置换率为每小时3次～10次。方法B：使用高风速的柜式老化箱，空气层流通过试样，空气置换率为每小时3次～10次。方法C：使用高风速的柜式老化箱，空气湍流通过试样，试样架可旋转，空气置换率为每小时3次～10次。对于方法A、方法B和方法C，老化箱内的空气应缓慢流动，空气置换率不低于每小时3次，且不高于每小时10次。方法D：使用高风速的柜式老化箱，空气湍流通过固定的试样，空气置换率高于每小时30次。对于方法D，老化箱需要0.25m/s~3.00m/s的空气流速以及大于每小时30次的空气置换率。鉴于空气流速／空气置换对结果的影响，为了获得可比的结果，宜始终使用相同的方法比较不同材料的老化行为。进入老化箱的空气在接触试样前，宜加热至设定温度的士1℃范围内。空气置换率能通过老化箱的容积和进入老化箱的空气流速测定。注1：为了确保老化和耐热试验有良好的精密度，在整个试验期间保持老化箱内温度均匀稳定十分重要。因此很有必要确认老化箱在所有试样的位置及整个试验期间的温度均在界限内。增加空气的流速可以提高温度的均匀性，但是空气的流通可能影响老化结果。低流速时，会累积降解产物和挥发性组分，同时也会消耗氧气；高流速时，由于氧化作用增强以及增塑剂和抗氧剂的迁移，会导致降解加速。注2：方法D老化箱能用于时长168h内的短期测试。5.2方法A用多单元式老化箱老化箱应由一个或多个高度不小于300mm的立式圆柱形单元组成。每个单元应置于恒温控制传热良好的介质中（铝、液浴或饱和蒸汽）。流过一个单元的空气不应再流经另一个单元。单元内的空气应慢速流动。空气流速应仅取决于空气置换率。5.3方法A用柜式老化箱老化箱宜由一个没有分隔墙的箱室组成，箱室内的空气应慢速流动，空气流速应仅取决于空气置换率，在加热室内不应安装换气扇。5.4方法B、C和D用强制通风柜式老化箱应使用下列三种老化箱之一。a）方法B用层流空气强制通风柜式老化箱（见图1）。GB/T3512-2026/ISO188:20233流经加热室的空气应均匀且保持层流状态。放置试样时朝向空气流向的试样面积应最小，以免扰动空气流动。空气流速应在0.50m/s~1.50m/s之间。相邻试样间的空气流速能通过风速计测量。标引序号说明：1-试样；2-加热元件；3-换气扇；a-空气入口；b-空气出口；c-层流的空气。图1方法B用层流空气强制通风柜式老化箱示例b）方法C用强制通风、湍流空气及有旋转试样支架的柜式老化箱（见图2）。从侧壁进风口进入的空气流经加热室。在试样周围形成湍流，试样悬挂在转速为5r/min～10r/min的支架上以确保试样受热均匀。空气平均流速应为0.50m/s±0.25m/s。试样附近的平均空气流速能通过在9个不同位置使用风速计进行测量并计算得出（见图A.1）。测量方法见附录A。GB/T3512-2026/ISO188:20234c-c-b5ad-层流的空气（入口、出口和箱壁附近）。图2方法C用强制通风、湍流空气及有旋转试样支架的柜式老化箱示例c)方法D用湍流空气柜式老化箱（见图3）。空气从后壁进风口进入加热室，在试样周围形成湍流。试样悬挂在老化箱内确保试样受热均匀。空气平均流速应为0.25m/s~3.00m/s。试样附近的平均空气流速能通过在9个不同位置使用风速计进行测量并计算得出（见图A.1）。测量方法见附录A。GB/T3512-2026/ISO188:20235标引序号说明：1-试样支架；2-试样；3-加热元件；4-换气扇；5-空气换气率调节器；a-空气入口；b-空气出口；c-湍流的空气。图3方法D用湍流空气柜式老化箱示例注：方法D的温度波动较大，因此不适用于超过168h的老化试验。6校准试验设备应按照附录D进行校准。7试样按照ISO23529的要求，选取并制备进行测试所需的试样。仅应将尺寸相同、暴露面积相同的试样进行比较。试样的数量应符合相应性能测试标准的规定。测试后的试样应能被识别，例如通过标记的方法。可采用任何能承受暴露条件且不影响试样性能或改变气流状态的方法。注：使用耐热绳系挂的耐热标签是可行的。部分标记墨水可能影响橡胶的老化过程，或在暴露期间磨损脱落。避免在同一台老化箱中同时老化不同种类的橡胶。为防止硫磺、抗氧剂、过氧化物或增塑剂发生迁移，建议采用单独的老化箱进行试验。然而，在没有充足设备的情况下，建议只有以下几种材料可以同时老化：a）相同类型的高分子材料；GB/T3512-2026/ISO188:20236b）含有相同类型的促进剂和硫磺与促进剂配比大致相同的硫化橡胶；c）含有相同类型的抗氧剂的橡胶；d）增塑剂类型和含量相同的橡胶。8硫化与试验之间的时间间隔除非另有规定，应按照ISO23529规定。对于仲裁试验，硫化与试验之间的时间间隔应不少于72h。9老化条件（持续时间和温度）9.1通则除非另有规定，应按照ISO23529的要求。不同类型的橡胶和热塑性弹性体可能需要不同的测试周期来观察性能的变化。老化时间不宜使试样损坏，以致无法测量所需的性能。使用过高的老化温度可导致发生不同于实际工作温度下的老化机理，从而使试验结果无效。为了确保温度尽可能准确，应将已校准的温度传感器放置在试样附近，并依据其读数将老化箱设定到指定温度。使用校准证书上的校准因子获得尽可能接近真实的温度。对于方法A、方法B和方法C，老化箱的温度指示分辨率应为0.1℃。对于方法D,1℃的分辨率是可接受的。保持温度尽可能稳定对于获得有可比性和可重复性的结果至关重要。ISO23529规定的温度公差为±1℃（最高100℃及以下）和±2℃（125℃～300℃）。然而，研究表明，在阿累尼乌斯系数为2时，温度每变化1℃对应的老化时间会有10％的差异，该系数为2.5时，则会有15％的差异。这意味着在125℃下进行老化试验时，虽然温度在规定的公差范围内，但是为了获得一致的试验结果，两个实验室的老化时间可能会有60％的差异。9.2加速老化试验若老化持续时间和温度不符合ISO23529中的规定，相关方可根据产品规范协商。老化试验应在常压环境下进行。9.3耐热试验若老化持续时间和温度不符合ISO23529中的规定，相关方可根据产品规范协商。老化温度应代表工作温度，且应在常压环境下进行老化试验。10试验步骤加热老化箱到试验温度，将试样放入到老化箱中并开始计时。如果使用多单元老化箱，每个单元中应放入一种橡胶。试样应不受应力，各面自由暴露在空气中，且不受光照。达到规定的老化时间后，从老化箱中取出试样，取出的试样以不受应力的方式，在待测性能相关试验方法所要求的环境下调节不少于16h，不超过6d。GB/T3512-2026/ISO188:2023711表示试验结果的表示应符合与待测性能相关的标准。应报告未老化和老化后试样的试验结果，按照公式（1）计算测试性能的变化率：P=xa式中：P-性能变化率，%；xa-老化后的性能值；x。-老化前的性能值。例外：硬度变化始终以xa与x0的差值表示。注：橡胶行业中，本文件称为“公式”的关系式通常被称为“方程式”。而“配方”一词用于描述橡胶混炼胶的成分表。12精密度见附录B。13试验报告试验报告应包括以下信息。a）本文件的名称及编号。b）样品详情：1）样品及来源的详细说明；2）样品的组分和加工条件，如已知；3）成型和试验间的时间间隔；4）试样制备方法（如模压、从样品裁取）及裁样的部位。c）试验方法：1）本文件的名称及编号；2）使用的方法（A、B、C或D)；3）测试的性能和使用的试样类型。d）试验详情：1）使用的老化箱类型；2）使用的试样数量；3）是加速老化还是耐热试验；4）温度和老化时间；5）本文件中未指明的任何试验细节。e）试验结果：1）老化前后的单个测试结果，按照相应性能测试标准的规定表示；2）性能变化率，以百分数表示；对硬度而言，用硬度差值表示。f）试验日期。GB/T3512-2026/ISO188:20238附录A（资料性）强制通风式老化箱空气流速的测定A.1概述本附录给出了测定方法B、方法C和方法D型老化箱中空气流速的试验方法。A.2设备便携式风速计。A.3程序A.3.1宜在悬挂试样的中心面上9个位置测量空气流速。用聚氯乙烯（PVC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成与老化箱门尺寸一致且厚度至少为2mm的透明塑料板，并在上面钻3个足够大以插入风速计的孔，其中2个孔分别距左右边缘70mm，另一个孔在两孔的正中间（见图A.1）。A.3.2宜在标准实验室温度下测定空气流速。A.3.3打开老化箱门，并将塑料板固定在开门处。确保老化箱在门打开的状态下仍能运行。A.3.4开启老化箱，在每个孔中依次插入风速传感器，测量图A.1中9个位置的空气流速。确保塑料板和风速计是紧密相连的。测量时，两个未使用的孔应关闭。A.3.5对于方法D型老化箱，需确保风速表插入到老化箱的主气流方向（从后面到前面）。A.3.6读取每个位置空气流速的最大值，以消除传感器的方向性造成的影响。A.4结果计算A.4.1计算9个测量位置测得的空气流速平均值。GB/T3512-2026/ISO188:20239单位为毫米标引序号说明：1-塑料板；2-孔；3-打开的门；4-测量位置。图A.1老化箱中测量空气流速的位置GB/T3512-2026/ISO188:202310附录B（资料性）精密度B.1概述根据ISO/TR92721进行实验室间比对试验，计算表示重复性和再现性的精密度。1996年组织了第一次实验室间比对试验，1997年分析了比对试验结果。2005年组织了第二次实验室间比对试验。关于精密度的概念和术语见ISO19983。附录C给出了使用重复性和再现性结果的指南。B.2第一次实验室间比对试验的精密度B.2.1向各参与实验室分发4种已制备好的橡胶试样［天然橡胶（NR）、丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）和乙烯丙烯酸酯橡胶（AEM)］。采用方法A和方法B进行老化试验。所有试样的老化时间均为168h,NR、NBR、EPDM和AEM的老化温度分别为70℃、100℃、125℃和150℃。B.2.2共有16个实验室参加了该次实验室间比对试验。11个实验室采用方法A进行老化试验，10个实验室采用方法B进行老化试验，其中5个实验室同时采用方法A和方法B进行老化试验。因为某些实验是在老化后进行，在整理数据时丢弃了这些数据，因此试验数据少于实验室数目。每种试验的实际参与实验室数目列于精密度表中。B.2.3根据ISO48-2中的方法M测定试样老化前后的硬度。根据ISO37分别在老化前后测试5个试样的拉伸性能，拉伸试验采用1型和2型试样。B.2.4本次实验室间比对试验测定的是1型精密度，即所有实验室均使用完全制备好的试样。本次测定的精密度也是一种中期精密度，2次重复测量之间间隔2周～3周，不同于通常测试之间的1d~2d的时间间隔。表中使用的符号如下：r=重复性，测量单位；（r)＝重复性，以平均值的百分数表示；R＝再现性，测量单位；（R)＝再现性，以平均值的百分数表示。（r）和（R）只有合并所有试验结果才能计算出来。B.3第一次实验室间比对试验的精密度结果B.3.1表B.1～表B.4是方法A（低空气流速）的精密度结果，表B.5～表B.8是方法B（高空气流速）的精密度结果。在这些表中，没有给出单独一种材料的相对精密度（r）和（R)，因为很多性能值的平均值接近0，计算出来的（r）和（R）值很大，没有多大意义。表中确实给出了4种材料的平均值。总平均值对于比较4种测试材料的相对精密度十分有用。总平均值的相对精密度使2种方法（方法A和方法B）能够相互比较。B.3.2从表格中观察到，重复性r和再现性R的差别很小，在某些情况下两者相等。这种现象在前一版本ISO188老化精密度试验时已经发现。这表明在这类试验中存在一个很大的影响因子，而这种影响因子不是由于实验室间的差异，而是由于某种内在的变化因素，就像实验室内相对于实验室间的区别。这种未知的因素与老化过程有关。1)ISO/TR9272已被ISO19983替代。GB/T3512-2026/ISO188:202311表B.1硬度变化的老化精密度（IRHD）（方法A：低空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR3.13.10533.637611NBR4.42.083.6811EPDM22.05.5010.3011AEM3.96.787.7811绝对平均值（不考虑符号）8.34.46.3-相对精密度-表B.2拉伸强度变化的老化精密度（TSb）（方法A：低空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR-8.78.431189.3416211NBR6.69.2611.8311EPDM4.8.2414.9211AEM-9.38.1310.7111绝对平均值（不考虑符号）7.28.511.7-相对精密度表B.3100％定伸应力变化的老化精密度（S100）（方法A：低空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR25.213.44316.06511NBR38.426.826.811EPDM247.178.9135.311AEM0.415.422.711绝对平均值（不考虑符号）77.733.650.2-相对精密度---GB/T3512-2026/ISO188:202312表B.4拉断伸长率变化的老化精密度（Eb）（方法A：低空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR-13.310.363810.365011NBR-17.714.0014.0011EPDM-66.54.857.4411AEM0.87.7217.1211绝对平均值（不考虑符号）24.29.212.2-相对精密度---表B.5硬度变化的老化精密度（IRHD）（方法B：高空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR4.15.14305.144910NBR8.73.205.2910EPDM35.93.899.6710AEM8.05.048.0010绝对平均值（不考虑符号）14.24.37.0-相对精密度---表B.6拉伸强度变化的老化精密度（TSb）（方法B：高空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目T(r)R(R)NR-8.57.071229.2313410NBR12.312.8812.8810EPDM7.911.8811.8810AEM-4.48.9310.7310绝对平均值（不考虑符号）8.310.211.2-相对精密度---GB/T3512-2026/ISO188:202313表B.7100％定伸应力变化的老化精密度（S100）（方法B：高空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR24.310.32214.05110NBR54.425.026.710EPDM392.162.5194.010AEM19.312.014.110绝对平均值（不考虑符号）122.527.462.2-相对精密度---表B.8拉断伸长率变化的老化精密度（Eb）（方法B：高空气流速）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR-14.86.86299.653910NBR-19.39.4113.1410EPDM-73.05.768.8910AEM-3.39.3911.8010绝对平均值（不考虑符号）27.67.910.9-相对精密度---B.4第二次实验室间比对试验的精密度结果B.4.1向各参与实验室分发3种已制备好的橡胶试样（NR、NBR、EPDM）。采用方法B的1型和2型老化箱（方法B柜式老化箱和方法C柜式老化箱）进行老化试验。所有试样的老化时间均为72h和168h,NR、NBR和EPDM的老化温度分别为85℃、100℃和125℃。B.4.2共有11个实验室参加了该次实验室间比对试验。5个实验室采用1型老化箱（方法B柜式老化箱）进行老化试验，6个实验室采用2型老化箱（方法C柜式老化箱）进行老化试验。每种试验的实际参与实验室数目列于精密度表中。B.4.3根据ISO37分别在老化前后测试5个试样的拉伸性能，拉伸试验采用1A型试样。因为没有充分的试验数据，因此没有分析硬度的精密度。B.4.4本次实验室间比对试验测定的是1型精密度。本次精密度试验的2次重复测量间隔时间为2周～3周，不同于通常测试之间的1d~2d的时间间隔。表B.9～表B.14中使用的符号与第一次实验室间比对试验相同。GB/T3512-2026/ISO188:202314表B.9拉伸强度变化的老化精密度（TSb）（1型老化箱）（方法B柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h-3.24.21558.72385NR,168h-11.56.715.75NBR,72h0.56.013.85NBR,168h-4.011.611.35EPDM,72h-6.07.710.35EPDM,168h-7.814.919.05绝对平均值（不考虑符号）5.58.513.1-相对精密度---表B.10100％定伸应力变化的老化精密度（S100）（1型老化箱）（方法B柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h26.630.05630.8935NR,168h45.654.145.75NBR,72h39.57.448.55NBR,168h52.18.259.75EPDM,72h78.344.558.05EPDM,168h102.548.078.25绝对平均值（不考虑符号）57.432.053.5-相对精密度---表B.11拉断伸长率变化的老化精密度（Eb）（1型老化箱）（方法B柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h-12.511.9269.6385NR,168h-19.31.413.85NBR,72h-23.04.715.65NBR,168h-29.39.113.15EPDM,72h-42.85.94.25EPDM,168h-49.313.311.45绝对平均值（不考虑符号）29.47.711.3-相对精密度---GB/T3512-2026/ISO188:202315表B.12拉伸强度变化的老化精密度（TSb）（2型老化箱）（方法C柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h-4.47.5945.51166NR,168h-16.19.49.56NBR,72h-6.77.817.26NBR,168h-9.67.38.26EPDM,72h-9.57.210.36EPDM,168h-9.612.714.06绝对平均值（不考虑符号）9.38.710.8-相对精密度---表B.13100％定伸应力变化的老化精密度（S100）（2型老化箱）（方法C柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h38.431.54124.5476NR,168h59.136.729.86NBR,72h53.710.424.76NBR,168h75.028.528.96EPDM,72h88.227.432.26EPDM,168h112.139.659.66绝对平均值（不考虑符号）71.129.033.3-相对精密度---表B.14拉断伸长率变化的老化精密度（Eb）（2型老化箱）（方法C柜式老化箱）材料平均变化%实验室内实验室间实验室数目r(r)R(R)NR,72h-15.613.83010.2336NR,168h-26.113.010.26NBR,72h-29.69.112.76NBR,168h-36.01.63.96EPDM,72h-47.914.514.76EPDM,168h-53.210.416.96绝对平均值（不考虑符号）34.710.411.4-GB/T3512-2026/ISO188:202316B.5第2次实验室间比对试验的精密度结果B.5.1表B.9～表B.11是1型老化箱（方法B柜式老化箱）的精密度结果，表B.12～表B.14是2型老化箱（方法C柜式老化箱）的精密度结果。在这些表中列出了2种老化时间72h和168h的试验值，但是跟第1次ITP试验一样没有给出单独一种材料的相对精密度（r）和（R）。总平均值的相对精密度使2种方法能够像第1次ITP试验一样相互比较。B.5.2从表中数据可以看出，1型和2型老化箱（方法B柜式老化箱和方法C柜式老化箱）具有几乎一样的精密度。事实上2型老化箱（方法C柜式老化箱）提供相对更均匀一些的老化，老化后的性能变化也相对大一些。GB/T3512-2026/ISO188:202317附录C（资料性）精密度结果使用指南C.1使用精密度结果的一般程序如下，用符号|x1-C.2查相应的精密度表（无论所考虑的是什么试验参数），在测定参数的平均值与正在研究的试验数据平均值最近画一条线，该线将给出判断过程中所用的相应的r、（r）、R或（R）。C.3下列一般重复性陈述和相应的r和（r）值可用来判定精密度。a）绝对差：在正常操作的试验程序下，用相同材料的样品得到的2个试验平均值的差|x1-x2|b)2个试验平均值间的百分数差：在正常和正确的试验程序下，用相同材料的样品得到的2个试验平均值的百分数偏差，由公式（C.1）表示为：|x超过表中所列的重复性（r）的概率不大于5％。C.4可用下列一般重复性陈述和相应的R和（R）值可用来判定精密度。a)绝对差：在2个实验室正常和正确的试验程序下，用相同材料的样品得到的2个独立测量的试验平均值间的绝对差x1-x2