硅橡胶寿命测试，塑料紫外老化测试标准

硅橡胶寿命测试，塑料紫外老化测试标准

在硅橡胶按键的定制过程中，许多客户通常对硅胶按键的使用寿命有一定的要求。并不是每个有机硅产品工厂都可以进行影响寿命测试并提供书面报告。

硅橡胶是以硅氧键为主链的柔性链聚合物，其主链硅氧键的高键能赋予硅橡胶优异的耐热性能，长期使用温度可以达到350℃；硅氧键的主链大键角和无侧基氧原子结构赋予分子链内旋转的低位垒、高柔性，使硅橡胶具有优异的耐低温性能，玻璃化转变温度为现有聚合物中低的品种，可以达到-130℃；硅橡胶大分子链的螺旋构象使极性主链受到有机非极性侧基的屏蔽，不仅提高了硅橡胶的抗氧化、耐臭氧性能，赋予分子链之间低的相互作用力，表现出优异表面能低、疏水性能。结合优良的介电性能、无味、无臭、低毒和生理惰性，硅橡胶在航空航天和武器装备系统、电子电工、以及医疗和食品工业广泛应用。作为密封材料的硅橡胶，在使用过程中伴随着的老化现象使材料性能下降，严重者甚至完全失去密封效果，导致极为严重的危害，对国家社会带来很大的经济负担。硅橡胶密封材料的老化失效机理、寿命预测方法等方面的研究都吸引了越来越多的关注和重视。如何准确地预测硅橡胶密封材料的寿命及探索更加可靠可行的寿命预测方法，可以为橡胶密封材料产品确定其储存时间和服役时间提供可靠的依据，并对我国工业领域尤其是火箭导弹行业的安稳发展有着重要的意义。

本文从理论分析和实验研究等方面对硅橡胶材料的老化机理及其寿命预测方法进行了深入研究，主要工作有：

（1）对目前国内外关于橡胶类密封材料的老化机理研究、老化的主要影响因素、橡胶类密封材料的试验方法研究和常用的集中用于橡胶类密封材料的寿命预测模型几方面进行了综述。

（2）选取由航天四院提供的B547硅橡胶作为研究对象，测定了该硅橡胶材料的压缩变形、压缩应力应变性能、O型圈原位压缩变形、O型圈压缩力位移性能、拉伸强度、直角撕裂强度等随着老化时间的变化规律。

（3）通过统计方法推算，基于压缩变形和O型圈原位压缩变形测试数据，利用统计方法对该硅橡胶材料进行了寿命预测，得到了该橡胶材料的老化模型。在各压缩率条件下，压缩变形的活化能几乎一样，为38±1kj/mol。假定压缩变形到70%失效，计算得到在压缩率为30%和25%条件下储存寿命分别是67.4年和79.9年。创新性的利用新的方法对老化实验数据重新处理，得到时间指数α随老化温度的变化规律，且硅橡胶老化的表观活化能随压缩率呈现出一定的线性关系。该方法相对统计法计算过程更加简单，所得到的预测模型更加接近实验值，其结果更加可靠。

（4）通过溶胀度测试、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱分析和水接触角测试，得到硅橡胶材料的热氧老化机理。硅橡胶由于在热老化中仍具有较高的稳定性，在老化过程中，试样表面的老化占据主要作用，这是由于氧气在材料内部扩散限制氧化效应。硅橡胶在老化过程中热降解过程和侧基热氧化过程发生，在老化前期，硅橡胶先发生一定程度的后交联反应，热降解过程占优，硅橡胶大分子链会脱去小的硅氧环烷烃，由于小分子环烷烃的极性增加，其水接触角也会增加；老化到一定程度后，　烃侧基热氧老化交联过程占优，其水接触角降低。
（5）通过红外光谱方法和水接触角的测试，得到了对材料进行无损表征的方法。对材料的贮存寿命尤其是实际服役环境中仪器设备的使用寿命评估具有极为重要的意义。