GBT 1685.1-2026 硫化橡胶或热塑性橡胶 压缩应力松弛的测定 第1部分：恒定温度下试验标准立项发展报告

硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力松弛的测定第1部分：恒定温度下试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber,VulcanizedorThermoplastic—DeterminationofCompressionStressRelaxation—Part1:TestingatConstantTemperature摘要关键词：硫化橡胶；热塑性橡胶；压缩应力松弛；恒定温度；标准修订；国际标准一、引言橡胶材料因其独特的高弹性特性，被广泛用于制造各类密封制品，如O形密封圈、垫片、密封条及阀瓣等。在实际服役过程中，这些制品长期处于压缩状态，伴随着应力松弛现象——即在恒定形变下，材料内部的应力随时间逐渐衰减。压缩应力松弛性能直接决定了密封制品的密封保持能力和使用寿命，是评价橡胶材料密封可靠性的关键指标之一。我国于20世纪80年代末开始建立橡胶压缩应力松弛试验方法标准，历经多次修订，现行版本为GB/T1685-2008。该标准在指导行业产品质量控制方面发挥了重要作用。然而，随着近年来高性能弹性体材料的快速发展以及重大工程对密封件长寿命、高可靠性的迫切需求，现有标准在试验装置精度控制、预压缩条件设定及试验结果数据处理等方面逐步暴露出不足。特别是在试验机刚度修正、初始压缩速率的标准化控制以及自动连续监测等方面，尚需进一步提升与完善。为满足行业发展需求，并保持与国际标准体系的协调一致，全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会通用试验方法分技术委员会（SAC/TC35/SC2）组织相关单位成立标准修订工作组，对ISO3384-1:2019《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力松弛的测定第1部分：恒定温度下试验》进行系统研究和验证试验，在此基础上对GB/T1685-2008进行修订，形成本标准。二、修订背景与必要性分析（一）国际标准更新与国内标准协调发展的需要国际标准化组织（ISO）于2011年首次将压缩应力松弛试验方法标准拆分为两部分，其中ISO3384-1专门规定恒定温度下的试验方法。2019年，ISO又对ISO3384-1进行了修订，在试验装置精度、试样尺寸公差、状态调节条件及试验报告信息等方面做了多处技术更新。我国现行标准GB/T1685-2008在技术内容上主要参考了早期版本的ISO3384标准，已与最新国际标准存在较大技术差距。为保持我国橡胶试验方法标准与国际标准同步发展，及时修订国家标准并采纳国际先进技术内容显得尤为迫切。（二）新材料体系发展对测试方法提出更高要求近年来，氢化丁腈橡胶（HNBR）、氟橡胶（FKM）、全氟醚橡胶（FFKM）及三元乙丙橡胶（EPDM）等高性能弹性体在石油天然气开采、新能源汽车、半导体制造及航空航天等极端工况领域应用日益广泛。这些材料往往需要在150℃以上乃至超过200℃的温度环境中长期服役，对压缩应力松弛试验提出了更宽的温度范围和更长的试验周期要求。与此同时，热塑性弹性体（TPE）材料的发展也对试验方法的适应性提出了新挑战。现有标准规范在高温试验的温控精度、试样在高温老化与机械松弛耦合作用下的行为表征等方面覆盖尚不全面。（三）试验技术和装备水平显著提升近年来，伺服控制技术、高精度力传感器和计算机数据采集处理技术的进步，推动了橡胶压缩应力松弛试验机的技术升级。现代试验设备已具备多工位并行测试、自动连续数据采集和远程监控等功能，为制定更为精确和高效的试验方法奠定了装备基础。与此同时，数字孪生与人工智能技术的引入，使得对试验全过程的动态仿真与智能分析成为可能。这些技术进步为本标准的修订提供了有利支撑，也使修订后标准的技术指标设定能够建立在扎实的工程实践基础上。（四）密封制品质量提升与国际贸易需求三、标准修订原则与技术路线（一）修订原则1.协调一致性原则：尽可能等同或修改采用ISO3384-1:2019国际标准，保持与国际贸易和技术交流的需求相适应，同时兼顾我国橡胶行业实际试验条件和能力水平。2.科学先进性原则：将近年来在压缩应力松弛试验技术领域的研究成果和实践经验纳入标准，使试验结果能够更真实地反映材料在实际工况下的性能变化。3.可操作性原则：在保证试验方法科学严谨的前提下，兼顾不同层次实验室的设备条件和技术能力差异，避免过于苛刻或模糊的条款规定。（二）技术路线修订工作按照“国际标准对比研究→关键技术试验验证→行业内征求意见→标准文本编制→专家审查”的技术路线组织实施。工作组首先对ISO3384-1:2019的技术内容进行了逐条梳理，与现行GB/T1685-2008进行对比分析，明确主要技术差异点和修订要点。在此基础上，组织多家实验室开展比对验证试验，重点针对试验装置刚度修正程序、预压缩速度控制、不同温度下试验结果稳定性等关键技术点进行验证，确保修订内容具有充分的数据支撑。随后形成标准征求意见稿，在全国范围内广泛征求生产企业、科研院所、检测机构及用户单位的意见，根据反馈意见对标准文本进行修改完善，形成标准送审稿并提交标委会审查。四、标准主要技术内容说明（一）适用范围本标准规定了在恒定温度下测定硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力松弛的试验方法。适用于评价橡胶材料在恒定压缩应变和恒定温度条件下应力随时间衰减的特性。需要特别说明的是，压缩应力松弛试验的结果受到温度与老化（热氧老化）效应的耦合影响。在高温条件下长期试验时，材料不仅发生物理意义上的应力松弛，还伴随着热氧老化引起的化学结构变化，两者共同影响应力随时间的衰减速率。因此，试验结果能够有效用于评价材料在特定温度下的综合密封保持能力，对于材料筛选、配方优化和产品质量控制具有重要意义。（二）方法原理在标准规定的试验条件下，将试样压缩至规定的压缩应变并保持恒定。在整个试验期间维持规定的恒定温度，连续或间歇地测量试样所承受的反向压缩力。以不同时间点测得的力值与初始力值之比表示应力松弛率，并通过对数坐标下应力松弛曲线（以初始力的百分比表示）的回归分析来表征材料的应力松弛特性。原理的核心在于：在恒定压缩变形条件下，材料内部物理缠结网络的解缠结与化学交联网络的断裂或重排导致宏观应力不断衰减。不同配方体系的橡胶材料具有不同的松弛速率和松弛机理——因此，通过标准化试验获得的松弛曲线形态和参数，可以灵敏地反映材料配方体系中交联密度、填料-橡胶相互作用及防老化体系的有效性等微观结构特征。（三）试验装置的关键技术要求标准对试验装置提出了系统而明确的技术要求，核心部分包括：1.压缩装置：包括压缩夹具、支撑板和紧固机构。压缩夹具由两块平行的压板组成，压板工作面平面度和表面粗糙度符合规定要求。支撑板用于在压缩过程中支撑试样并控制压缩量。2.力测量系统：力传感器应具备足够的量程与精度，测量误差不超过规定范围，并且在使用温度条件下具有良好的稳定性。力测量系统应能够连续或定时记录试验过程中的力值变化。3.恒温系统：恒温箱或恒温浴应能将试样区域的温度控制在设定温度的允许偏差范围内，并在整个试验周期内保持稳定。温度控制精度直接影响应力松弛速率，因为在橡胶材料中，分子链段运动具有显著的温度依赖性，温度波动将直接引起模量与松弛速率的相应改变。4.试验机刚度的校准程序：试验机（包括力传感器、压缩夹具等）在受力时会产生一定形变，这将导致试样实际压缩量偏离设定值。标准要求通过规定程序对试验机刚度进行校准，并据此修正试样的实际压缩量。这一技术点对于确保不同实验室间试验结果的一致性具有重要意义，是标准修订中的一个关键内容。此外，标准还对试验装置的安装与调整予以规范，包括对压板间初始间距的校准以及夹具对中要求等，以减少系统误差。（四）试样制备与状态调节标准对试样的形状和尺寸进行了明确规定。压缩应力松弛试验试样通常采用圆柱体，其尺寸根据试验装置和试验要求确定。标准规定了试样的制备方法，要求试样表面平整、无气泡、无杂质和明显缺陷。为保证试验结果的均匀性和可比性，标准明确了在制备后、试验前试样应进行的状态调节条件与时间要求。状态调节旨在消除试样制备过程中产生的内应力和历史效应，使试样在试验前处于统一且可重复的物理状态。（五）试验条件与试验步骤试验温度优先从标准规定的推荐温度系列中选取，包括高温和低温条件。当有其他需求时，也可根据需要另定温度。试验持续时间取决于材料特性和试验目的，标准给出了推荐的时间序列点，同时允许根据实际情况延长试验周期。试验步骤中，标准在预压缩控制方面进行了细化和优化。预压缩操作避免了正式加载时因压缩速率不同而造成的初始力值显著差异，从而提高了试验结果的可比性。正式试验中，试样被快速压缩至规定压缩率后，随即开始计时并记录初始力值，继而转入恒温状态下长期监测时效力值。（六）结果计算与表示标准规定了应力松弛率的计算方法。试样在时间t时的压缩应力松弛率以该时刻力值与初始力值之比（或以初始力值的百分比表示）来表征：\[R_t=\frac{F_t}{F_0}\times100\%\]其中，R_t为t时刻的应力保持率（%），F_t为t时刻测得的力值（N），F_0为初始力值（N）。标准要求以多个平行试样的平均值作为最终试验结果。对于试验数据的处理和表达——在绘制应力松弛曲线时建立科学规范，推荐使用对数时间坐标进行绘图与拟合分析，以更清晰地呈现材料在不同时间阶段的松弛行为差异。（七）试验报告标准对试验报告的内容进行了明确规定。报告应包含完整的试验信息，如：样品名称、规格和来源信息，试样的制备方法及尺寸，状态调节条件，试验温度，压缩率，初始力值与各时间点的力值及应力松弛率计算，必要时附应力松弛曲线。此外，还应注明试验机型号与刚度校准结果、试验日期以及可能影响试验结果的异常情况等信息。完善的试验报告制度有利于试验数据的追溯和质量纠纷的仲裁。五、主要修订内容对比与GB/T1685-2008相比，本次修订主要技术变化包括以下方面：|序号|项目|GB/T1685-2008|GB/T1685-2026||------|------|----------------|----------------||1|标准结构|不分部分|第1部分：恒定温度下试验||2|国际标准对应关系|修改采用ISO3384:2005|修改采用ISO3384-1:2019||3|试样尺寸规格|仅规定一种标准试样尺寸|增加了多种可选试样规格||4|试验机刚度要求|要求刚度满足一定指标，但未给出统一校准方法|增加了试验机刚度与压缩夹具系统形变的校准程序||5|温度控制精度|要求控制精度±1℃|按温度范围分为不同允差等级（≤±0.5℃~±1℃）||6|预压缩操作|未明确预压缩速率要求|明确规定了预压缩阶段的操作参数与时机要求||7|数据处理|简单列表法|纳入对数坐标回归分析、推荐拟合求参等方法||8|试验报告|内容相对简单|扩充了报告内容要求，包括刚度校准信息、异常情况等|六、试验验证情况为确保标准修订内容的科学性、合理性和可操作性，修订工作组组织了全国范围内多家具有资质的橡胶检测实验室开展协同验证试验。验证试验选用丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、氟橡胶（FKM）和硅橡胶（MVQ）四种具有代表性的橡胶材料，涵盖了极性橡胶、非极性橡胶、耐高温特种橡胶等不同类型。试验温度为100℃和125℃，压缩率为25%，试验周期为168小时。验证试验结果表明：1.按照本标准规定的试验方法，各参试实验室在同一材料、同一试验条件下的试验结果具有良好的一致性，应力松弛率的实验室间相对标准偏差均控制在10%以内，满足方法精密度要求。2.试验机刚度校准程序的引入有效降低了不同试验设备之间的系统差异，各实验室间试验结果的最大偏差由修订前的约15%缩小至修订后的约8%，显著提升了试验结果的可比性。3.不同材料在相同试验条件下的应力松弛行为呈现出明显的规律性差异，验证了该试验方法对不同橡胶材料性能差异的灵敏分辨能力。4.增加预压缩操作控制后，初始力值的稳定性明显提高，同一材料多次试验的初始力值变异系数由原来的约5%降至3%以内。>注：上述实验室间相对标准偏差（≤10%）、试验结果最大偏差（由约15%缩小至约8%）及初始力值变异系数（由约5%降至3%以内）等精密度数据，系基于标准修订工作组组织的有限批次协同验证试验获得的初步统计结果。标准正式发布后，鼓励各实验室通过实际应用持续积累数据，进一步评估方法的长期精密度水平。七、标准实施预期效益（一）促进橡胶密封制品质量提升本标准修订发布后，将为企业提供更为精确、可靠的压缩应力松弛测试手段。企业可在材料研发和产品质控过程中更准确地评价配方的密封保持能力，从而推动高性能长寿命密封材料的开发与应用。标准中常温水浴与高温热空气等多温度条件的选择也为制品在不同服役温度下的可靠性设计提供了依据。（二）推动行业技术进步与产业升级压缩应力松弛试验贯穿了橡胶材料配方设计、混炼工艺优化、硫化工艺确定及成品出厂检验等产品实现全流程。更为科学的试验方法标准将促进检测技术与试验装备的持续进步，引导行业淘汰落后产能，加快高端密封材料的国产化替代进程，推动行业整体技术水平的提升。（三）促进国际贸易便利化本标准的修订采纳了国际先进的技术内容，实现了与ISO3384-1:2019在技术层面的协调一致。这将有助于消除我国橡胶制品在国际贸易中因试验方法差异而产生的技术壁垒，降低国产密封制品进入国际市场的检测成本，为我国橡胶制品行业拓展海外市场创造有利条件。（四）完善橡胶标准体系建设本次修订将原有综合性标准调整为分部分标准结构，预留了后续扩展低温及变温等试验方法的空间，进一步完善了我国橡胶物理性能试验方法标准体系，增强了标准体系的系统性和可扩展性。这为后续分部分标准的制定奠定了框架基础，有利于标准使用者的查阅与应用。八、主要修订单位本标准由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会通用试验方法分技术委员会（SAC/TC35/SC2）提出并归口，组织行业内优势单位共同承担修订任务。主要起草单位包括：北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）、北京市中北特种橡胶密封材料工程技术研究中心、西北橡胶塑料研究设计院有限公司（全国橡标委橡胶杂品分技术委员会秘书处承担单位）、广州橡胶工业制品研究所有限公司（橡胶密封制品标准化分技术委员会秘书处依托单位）以及株洲时代新材料科技股份有限公司（轨道交通高分子材料及制品领域知名上