硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能拉伸應(yīng)力松弛測定（GB/T 9871-2008）

一、測試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

本測試執(zhí)行GB/T 9871-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能的測定 拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)》，等同ISO 6914:2004國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了橡膠材料經(jīng)熱老化后，恒定拉伸應(yīng)變狀態(tài)下應(yīng)力松弛性能的測試方法，用于評價(jià)老化后橡膠材料的彈性保持能力、力學(xué)穩(wěn)定性，是檢測橡膠制品老化耐久性能、預(yù)判使用壽命的重要試驗(yàn)，適用于橡膠管材、線纜護(hù)套、彈性膠帶、減震橡膠件等產(chǎn)品。

二、測試原理

橡膠材料經(jīng)高溫?zé)崂匣?，?nèi)部高分子鏈會發(fā)生交聯(lián)、斷裂、氧化降解等老化反應(yīng)，導(dǎo)致材料黏彈性發(fā)生變化。本測試先對橡膠試樣進(jìn)行規(guī)定條件的熱老化處理，再對老化后的試樣施加恒定拉伸應(yīng)變，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下持續(xù)監(jiān)測拉伸應(yīng)力隨時(shí)間的衰減變化，通過計(jì)算拉伸應(yīng)力松弛率，量化老化后橡膠材料的應(yīng)力衰減程度，精準(zhǔn)評價(jià)橡膠材料的抗老化性能與長期力學(xué)穩(wěn)定性，區(qū)分不同配方、工藝橡膠材料的老化耐久差異。

三、測試設(shè)備與耗材

1. 核心測試設(shè)備

•       熱空氣老化試驗(yàn)箱：溫度精度±1℃，滿足橡膠熱老化恒溫試驗(yàn)要求；

•       橡膠拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)：具備恒定應(yīng)變控制、實(shí)時(shí)應(yīng)力采集功能，拉伸精度0.5級，可連續(xù)記錄應(yīng)力衰減數(shù)據(jù)；

•       精密測量卡尺：精度0.01mm，測量試樣厚度、寬度；

•       標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型試樣裁刀：符合GB/T 528標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸要求。

2. 測試試樣

選用熱塑性三元乙丙橡膠（EPDM）試樣，采用標(biāo)準(zhǔn)I型啞鈴試樣，試樣厚度2.0±0.1mm，寬度6.0±0.1mm，試樣無劃痕、無缺口、無老化瑕疵。設(shè)置老化組與空白對照組，每組3個(gè)平行試樣，試驗(yàn)前均在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（23℃、50%濕度）靜置24h狀態(tài)調(diào)節(jié)。

四、測試環(huán)境與參數(shù)設(shè)定

1. 老化試驗(yàn)參數(shù)

•       老化溫度：100℃（通用橡膠加速老化標(biāo)準(zhǔn)溫度）；

•       老化時(shí)長：72h；

•       老化環(huán)境：熱空氣循環(huán)環(huán)境，無光照、無腐蝕介質(zhì)。

2. 拉伸松弛測試參數(shù)

•       測試環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（23±2℃、濕度50±5%）；

•       恒定拉伸應(yīng)變：20%（標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)測試應(yīng)變）；

•       應(yīng)力松弛測試時(shí)長：30min；

•       拉伸速率：50mm/min（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加載速率）。

五、詳細(xì)測試操作流程

步驟1：試樣分組與老化處理

將試樣分為兩組，對照組試樣不做老化處理，常溫靜置保存；老化組試樣放入100℃熱空氣老化箱，恒溫老化72h，老化結(jié)束后取出試樣，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下靜置冷卻2h，消除熱應(yīng)力影響。

步驟2：試樣尺寸測量

分別測量兩組所有試樣的有效寬度、厚度，計(jì)算試樣橫截面積，記錄數(shù)據(jù)，確保試樣尺寸合規(guī)。

步驟3：設(shè)備調(diào)試與試樣裝夾

調(diào)試?yán)鞈?yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)，校準(zhǔn)設(shè)備精度，設(shè)定拉伸應(yīng)變20%、拉伸速率50mm/min、測試時(shí)長30min。將試樣垂直裝夾在試驗(yàn)機(jī)上下夾具中，保證試樣對中、無扭曲、無偏心受力。

步驟4：加載與初始應(yīng)力采集

設(shè)備以設(shè)定速率拉伸試樣至20%恒定應(yīng)變，立即鎖定拉伸位移，穩(wěn)定1min后采集初始拉伸應(yīng)力S?，記錄每組試樣初始應(yīng)力數(shù)據(jù)。

步驟5：恒溫松弛測試

保持試樣20%拉伸應(yīng)變恒定，持續(xù)靜置30min，設(shè)備全程實(shí)時(shí)采集應(yīng)力變化，試驗(yàn)結(jié)束后讀取最終殘余拉伸應(yīng)力S?。

步驟6：重復(fù)測試

按照相同流程完成所有平行試樣的測試，剔除異常數(shù)據(jù)，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性。

六、測試數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算

1. 實(shí)測原始數(shù)據(jù)

2. 計(jì)算公式

拉伸應(yīng)力松弛率（%）=（S?-S?）/S?×100%

式中：S?為恒定應(yīng)變下初始拉伸應(yīng)力（MPa）；S?為測試結(jié)束后殘余拉伸應(yīng)力（MPa）。

3. 數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果

•       空白對照組平均初始應(yīng)力：2.85MPa，平均殘余應(yīng)力：2.62MPa，應(yīng)力松弛率=8.1%；

•       老化組平均初始應(yīng)力：2.72MPa，平均殘余應(yīng)力：2.31MPa，應(yīng)力松弛率=15.1%。

七、測試結(jié)果判定與分析

根據(jù)GB/T 9871-2008標(biāo)準(zhǔn)及EPDM橡膠制品行業(yè)驗(yàn)收規(guī)范，100℃/72h熱老化后，拉伸應(yīng)力松弛率≤18%為合格。本次老化組試樣松弛率15.1%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。測試結(jié)果表明：未老化的EPDM橡膠應(yīng)力衰減極小，彈性穩(wěn)定性優(yōu)異；經(jīng)高溫?zé)崂匣?，材料?nèi)部結(jié)構(gòu)輕微降解，應(yīng)力松弛速率有所提升，但仍滿足服役要求，該材料具備良好的抗熱老化性能，可長期應(yīng)用于高溫、通風(fēng)工況下的橡膠配件。若老化后松弛率超標(biāo)，說明材料耐老化性能差，長期使用易出現(xiàn)彈性衰減、變形失效、拉伸斷裂等問題。

八、兩項(xiàng)測試通用注意事項(xiàng)

1. 所有試樣需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，避免溫度、濕度、內(nèi)應(yīng)力對測試數(shù)據(jù)造成干擾；

2. 測試過程中需保證設(shè)備無振動(dòng)、無位移偏移，壓縮、拉伸應(yīng)變?nèi)毯愣?，杜絕人為擾動(dòng)；

3. 平行試樣數(shù)據(jù)偏差需控制在3%以內(nèi)，偏差過大需重新測試，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；

4. 高溫測試結(jié)束后，需按標(biāo)準(zhǔn)要求靜置穩(wěn)定后再讀取數(shù)據(jù)，避免溫度應(yīng)力影響測試結(jié)果。