ISO 813-22024 硫化橡胶或热塑性橡胶与刚性基体附着力的测定第2部分软质热塑性弹性体层的附着力标准立项发展报告

硫化橡胶或热塑性橡胶与刚性基体附着力的测定第2部分：软质热塑性弹性体层的附着力标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber,VulcanizedorThermoplastic—DeterminationofAdhesiontoaRigidSubstrate—Part2:AdhesionofaSoftThermoplasticElastomerLayer摘要关键词：热塑性弹性体；附着力测定；国际标准；ISO813-2；橡胶测试；刚性基体Keywords:ThermoplasticElastomer;AdhesionDetermination;InternationalStandard;ISO813-2;RubberTesting;RigidSubstrate一、引言1.1标准立项背景热塑性弹性体（ThermoplasticElastomer,TPE）是一类兼具橡胶弹性和热塑性塑料加工性能的高分子材料，可在常温下表现橡胶的高弹性，在高温下又可像热塑性塑料一样熔融加工成型。凭借其优异的加工性能、可回收利用性以及良好的物理机械性能，TPE材料已广泛应用于汽车零部件（如密封条、防尘罩、缓冲件）、电线电缆绝缘层、建筑工程密封材料、医疗器械、鞋材及日用消费品等领域。在众多实际应用场景中，软质热塑性弹性体层通常需要与刚性基体（如金属、硬质塑料等）进行复合或粘接，以实现在保持弹性功能的同时获得足够的结构强度和尺寸稳定性。例如，汽车车窗密封条需要在金属骨架上包覆TPE弹性层，电子设备外壳需要TPE软胶与硬质塑料基体的一体成型，管道接头需要弹性密封层与刚性管件的可靠结合。在这些复合结构中，弹性体层与刚性基体之间的附着力（Adhesion）直接决定了产品的密封性能、使用寿命及安全可靠性。附着力的不足可能导致界面剥离、密封失效、功能退化，进而引发严重的产品质量事故。然而，由于软质热塑性弹性体具有低模量、大变形和高黏弹性等特征，其与刚性基体间附着力的测定方法与传统的硫化橡胶附着力测试存在显著差异。传统的剥离或拉伸测试方法在应用于此类软质材料时，往往面临试样变形过大、断裂模式复杂、数据离散性大等突出问题。因此，国际标准化组织亟需制定一项专门针对软质热塑性弹性体层附着力的测定方法标准，以满足全球工业和贸易中对该项性能测试方法统一化的迫切需求。1.2标准体系架构ISO813系列标准原为硫化橡胶或热塑性橡胶与刚性基体附着力的测定方法标准，采用90°剥离法测定橡胶与刚性基体之间的附着力。随着材料种类的不断丰富和应用场景的持续拓展，ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）决定将该系列标准扩展为分部分标准，其中：-ISO813-1：规定了硬质橡胶或热塑性橡胶与刚性基体附着力的测定方法，基于传统的90°剥离原理；-ISO813-2:2024（本标准）：针对软质热塑性弹性体层的附着力测定进行了专门规定，考虑了软质材料的特殊力学行为，对试验方法进行了适应性调整和优化。本标准由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）归口管理，由各国标准化技术专家共同参与制定。二、标准主要内容2.1范围界定ISO813-2:2024标准规定了软质热塑性弹性体层与刚性基体之间附着力测定的试验方法，适用于通过模压、注塑、挤出等工艺将软质热塑性弹性体层复合或粘接到刚性基体表面的制品。该标准适用于厚度在特定范围内（通常为0.5mm至5mm）的软质热塑性弹性体层，并覆盖了热塑性硫化胶（TPV）、热塑性聚氨酯（TPU）、苯乙烯类热塑性弹性体（TPS）等主要软质TPE类型。值得注意的是，标准明确指出其不适用于涂层厚度极薄（小于0.5mm）的涂覆层附着力测试，因为薄膜厚度过薄时，剥离过程中的应力状态和破坏模式将发生本质变化。2.2规范性引用文件本标准引用（或参考）了以下国际标准文件：-ISO5893：橡胶与塑料拉伸试验设备规范-ISO6133：橡胶与塑料—剥离强度测定中数据处理方法-ISO18899：橡胶—测试设备校准指南-ISO23529：橡胶—物理试验方法中试样制备与调节的一般程序2.3术语和定义标准中对以下关键术语进行了明确定义：-附着力（Adhesion）：弹性体层与刚性基体界面间的结合强度，以单位宽度的剥离力来表示，单位为N/mm（或kN/m）；-剥离力（PeelForce）：在规定的剥离角度和剥离速率下，将弹性体层从刚性基体上剥离所需的力；-软质热塑性弹性体（SoftThermoplasticElastomer）：在标准试验条件下，其邵氏A硬度不超过95度或等效国际硬度值的热塑性弹性体材料。2.4试验原理本标准基于90°剥离试验原理，将预先制备好的复合试样的一端夹持在拉伸试验机的上夹具中，刚性基体水平固定在滑动平台上，以规定的恒定速率施加拉伸力，使软质弹性体层以90°角度从刚性基体表面逐渐剥离。试验过程中，记录剥离力随剥离位移的变化曲线，并依据有效的平台区（plateauregion）数据计算平均剥离力，以单位宽度剥离力表征附着力值。试验原理的核心优势在于90°剥离构型能够在剥离过程中始终保持剥离区域附近的弹性体层处于近似无张紧状态，有效减小了因软质材料高延伸率导致的拉力方向偏差和附加应变能贡献。2.5试验装置标准对试验装置提出了明确的技术要求：1.拉伸试验机：具备恒定的十字头移动速度（推荐范围50～500mm/min），力值测量精度应满足ISO7500-1中1级或以上要求，量程与软质弹性体层预期剥离力相匹配；2.90°剥离夹具：包括水平移动的滑动平台、试样固定装置和剥离角度引导装置，应保证在整个剥离过程中剥离角度恒定在90°±5°以内；3.力值记录系统：能够以不低于10Hz的采样频率连续记录剥离力与剥离位移的对应关系；4.测厚装置：用于精确测量弹性体层厚度，精度不低于0.01mm。2.6试样制备标准对试样制备提出了严格规范：1.复合试板制备：推荐采用与实际制品相同或相近的成型工艺（模压、注塑等）制备复合试板。刚性基体的材质、表面处理状态（如喷砂、化学处理、涂覆底胶等）应在试验报告中详细注明；2.试样尺寸：标准推荐试样宽度为25mm±0.5mm，总长度不少于150mm，其中弹性体层剥离段长度不少于100mm；3.试样数量：每组试验应不少于5个试样，试验结果取各试样剥离力的算术平均值；4.试样调节：试样在试验前应在标准实验室环境（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）中调节不少于24小时。2.7试验步骤标准规定的试验程序主要包括：1.测量并记录弹性体层的厚度（至少测量三点取平均值）；2.将试样安装在90°剥离夹具上，确保夹持牢固且对中良好；3.设置拉伸试验机的剥离速率为规定的恒定值（推荐100mm/min）；4.启动试验机，连续记录剥离力-位移曲线；5.当剥离达到预定长度（通常不少于75mm）或试样完全分离时，停止试验；6.去除前25mm的初始剥离段数据（考虑到初始的不稳定区域），取后续稳定剥离区域的力值平均值作为平均剥离力。2.8结果计算与表示附着力（剥离强度）按下式计算：\[\sigma=\frac{F}{b}\]式中：-\(\sigma\)——附着力（剥离强度），单位N/mm；-\(F\)——稳定剥离区域的平均剥离力，单位N；-\(b\)——试样宽度，单位mm。试验结果应报告附着力平均值及标准偏差；若出现非界面剥离（即内聚破坏或基体断裂），应在试验报告中明确注明破坏模式。2.9试验报告标准规定试验报告应包含以下关键信息：样品标识及来源、弹性体层材料类型及硬度、刚性基体材质及表面处理方式、复合工艺条件、试样尺寸、剥离速率、试验环境条件、单个试样测试值、平均值及标准偏差、破坏模式描述等。完整的信息记录有利于结果的比对分析和质量控制追溯。三、标准的技术特点与创新点3.1针对软质材料力学特性的适配设计与ISO813-1中针对硬质橡胶材料的测试方法相比，ISO813-2:2024在以下关键环节进行了针对性的技术优化：-剥离角度的严格控制：软质热塑性弹性体在受力过程中具有显著的伸长变形，若采用180°剥离或T型剥离方法，软质层在剥离前沿附近的大变形将导致应力状态的复杂化和测试结果的系统偏差。本标准采用的90°剥离构型配合刚性基体的水平滑移平台，有效限制了软质层在剥离过程中的非受控变形；-剥离速率的合理化选择：软质TPE具有显著的粘弹性特征，其力学响应具有速率依赖性。为保证试验结果的稳定性和可比性，标准在广泛实验验证的基础上推荐了优化的剥离速率范围，兼顾了测试效率和数据的可靠性；-数据处理方法的规范化：针对软质弹性体层剥离过程中可能出现的力值波动、局部拉伸不均等现象，标准明确了有效数据的选取准则和计算方法，有效降低了数据处理的随意性。3.2与其他相关标准的协调性ISO813-2:2024在技术框架上与以下标准保持了良好的协调一致性：-ISO813-1：共享相同的90°剥离试验原理和基础术语体系，但在试样制备要求、剥离速率选择和数据处理细节上体现了对软质材料的针对性考虑；-ISO6133：剥离力-位移曲线中稳定区域数据选取与平均值计算方法遵循ISO6133的基本原则；-ISO23529：试样制备、状态调节等通用程序遵照ISO23529的规定执行。3.3实验验证与应用反馈据ISO/TC45/SC2工作组的官方资料显示，该标准在制定过程中组织了多轮国际实验室间比对试验（InterlaboratoryTestProgramme），参与实验室涵盖欧洲、亚洲和北美的主要橡胶测试机构和企业研发中心。比对结果表明，在遵循标准规定的试验条件下，各实验室间测试结果的重复性（Repeatability）和再现性（Reproducibility）均达到了可接受的水平，为标准的可靠实施提供了有力的实验支撑。四、标准的应用价值与市场影响4.1对生产企业质量控制的意义对于热塑性弹性体复合制品的生产企业，ISO813-2:2024提供了一套科学、规范、可国际通用的附着力评价方法。企业可在原材料进厂检验、生产过程控制、成品出厂检验和产品设计开发等环节，运用该标准实现附着力的量化管控，有效提升产品质量的一致性和可靠性。4.2对国际贸易与技术交流的作用标准的国际化属性使得不同国家和地区的供应商、制造商和采购方能够在同一测试基准下进行质量评价和技术交流，有效降低了因测试方法差异引起的贸易摩擦和技术壁垒。该标准的发布对于推动热塑性弹性体相关产品和原材料的国际贸易便利化具有积极的促进作用。4.3对下游应用行业的支撑对于汽车、建筑、电子电器等大量采用TPE复合结构件的下游行业，ISO813-2:2024为其供应商质量审核、产品认证、失效分析和寿命评价提供了权威的测试依据，有助于提升终端产品的安全性和耐久性。五、主要修订单位介绍5.1归口管理机构本标准由国际标准化组织第45技术委员会——橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45RubberandRubberProducts）归口管理，具体由下设的SC2分技术委员会——测试与分析（TestingandAnalysis）负责制修订工作。ISO/TC45成立于1947年，是国际标准化组织中最活跃的技术委员会之一，目前拥有来自全球30余个正式成员体（P成员）和众多观察成员体（O成员）的广泛参与，已发布各类橡胶领域国际标准超过400项。5.2主要技术支撑单位在本标准的制定过程中，德国标准化协会（DIN）下属的材料研究所（BAM-FederalInstituteforMaterialsResearchandTesting）和日本橡胶工业协会（JRIA）发挥了重要的技术支撑作用。其中，BAM作为欧洲领先的材料科学与工程研究机构，在弹性体粘接与剥离力学领域具有深厚的研究积累，为标准的试验方法设计、验证试验组织以及技术细节完善提供了关键性的技术支持。此外，中国化学工业橡胶标准化技术归口单位（隶属中国石油和化学工业联合会）以及全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）也深度参与了本标准的制定工作，代表中国橡胶行业提出了多项建设性意见和技术提案，为标准的科学性、完善性和国际适用性作出了积极贡献。六、结论与展望ISO813-2:2024《硫化橡胶或热塑性橡胶与刚性基体附着力的测定第2部分：软质热塑性弹性体层的附着力》的正式发布，填补了软质热塑性弹性体层与刚性基体附着力测试方法国际标准的空白，标志着国际橡胶标准化工作在细分领域取得了新的重要进展。展望未来，随着热塑性弹性体材料体系的持续丰富和应用领域的不断拓展，建议相关标准化技术组织持续关注以下方向：1.针对新型TPE材料体系（如生物基TPE、可降解TPE等）开展适用性验证，必要时启动标准修订或增补工作；2.关注动态载荷条件下界面附着性能的评价方法需求，适时开发相应的动态测试标准；3.加强与下游应用行业（如汽车、建筑、电子）标准化组织的合作，推动测试方法标准与应用产品标准的有效衔接；4.推进标准配套的标准化试样制备方法和参考材料的研制，进一步提升实验室间测试结果的一致性水平。可以预见，ISO813-2:2024将在全球范围内获得广泛的认可和应用，成为热塑性弹性体附着力评价领域最具权威性的国际标准之一。参考文献[1]ISO813-2:2024,Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofadhesiontoarigidsubstrate—Part2:Adhesionofasoftthermoplasticelastomerlayer.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO813-1,Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofadhesiontoarigidsubstrate—Part1:90°peelmethod.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization.[3]ISO6