橡胶贮存寿命预测方法研究进展及思考建议.pdf

# 80 # 高 分 子 通 报 2010 年2 月 高晓敏, 张晓华 ( , 621900) : 概述了用数学模型法 测橡胶贮存寿命的方法, 包括阿伦尼斯模型, 用 A STM D412 评估橡胶拉伸 性能, 应力应变老化模型, 压缩永久变形的 测方法, 橡胶疲劳寿命损伤模型, 用有限元法考核橡胶的裂纹长度 与抗裂能之间的关系, 基于叠加原理的寿命 测模型等, 针对上述模型 测研究结果提出了相关思考建议。认 为以老化动力学为基础 测材料寿命的数学模型法发展非常迅速, 建议深入研究并拓宽应用 在透彻了解和掌 握必需的分子结构参数的基础上, 如果结合计算机技术模拟长期贮存或使用条件, 对橡胶老化反应机理的研究 可能是一个有前景的发展方向。 : 橡胶 贮存寿命 测 建议 前言 橡胶材料及其制品由于独特的性能, 已广泛应用于军民品生产的各个领域。关于橡胶密封材料、垫 [ 1] 层材料的使用期是个总不能提供确切答案的问题 。 橡胶在使用及贮存过程中, 其性能会随着时间的增加而逐渐下降, 主要表现在橡胶材料的脆化、硬 [ 2] 化、粉化、开裂、憎水性下降等劣化现象 , 甚至丧失使用性能。橡胶密封材料在长期贮存过程中会受到 多种应力如电、热、力等环境应力作用, 在复杂应力作用下易产生上述老化现象, 造成疲劳损伤, 导致密封 系统失效。 了解橡胶密封材料的老化性能, 及贮存寿命 测方法, 不仅便于在生产过程中改进性能、改善其质 量, 还可以为橡胶密封材料交付产品确定保险期( 寿命) 而提供依据。 自然条件下橡胶的老化通常需要几年的时间, 因此利用加速老化方法以进行橡胶材料的老化性能研 究成为一种切实可行的办法。 在加速老化试验方法研究方面, 国外曾有人设想利用反应机理和分子结构参数模拟橡胶的贮存和使 用条件, 直接将计算机作为一个老化箱进行老化试验。从理论上讲, 这是一个很有希望的发展方向, 目前 [ 3] 这种方法还存在较多困难 。 在基于反应机理理论和分子结构参数的加速老化试验 测法还不可能广泛运用的同时, 以老化动力 学为基础, 用数学模型法 测材料寿命的方法发展却非常迅速。 1 用数学模型法预测材料寿命的方法 数学模型方法综合了多种 测方法的优点, 便于将老化机理和宏观性能变化、环境试验和计算机模 [ 3] 拟有效地结合在一起, 所以, 它是目前既可靠又可行的橡胶材料寿命和性能变化 测的研究方法 。下 面介绍橡胶材料寿命模拟 测方法研究情况。 11 1 2 研究橡胶材料在模拟试验条件下的微观结构变化和宏观性能变化的对应关系是建立数学模型的基 础。动力学表达式明确后, 通过反应速率常数K 与Arrh eniu s 方程结合起来, 得到P = F ( t, T) 的表达式 : 高晓敏( 1968- ) , 女, 高级工程师, 从事高分子材料及其它化工材料的科研工作, E2mail: in fo_ icm@ caep . ac. cn 第2 期 高 分 子 通 报 # 8 1 # ( T 为老化温度) , 然后利用试验数据, 在计算机上进行数值处理, 最终拟合出式中各系数。 19 世纪60 年代人们就开始寻求一种能够在实验室里加速研究橡胶材料老化变质规律的方法。正 [ 4] 是由于导弹火箭等现代技术的发展, 使橡胶构件贮存寿命 测的研究进展迅速 。 对于橡胶构件的寿命 测, 美国己经有了国家标准方法及国家军用标准