硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能拉伸應力松弛測定（GB/T 9871-2008）
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 拉伸應力松弛試驗》，等同ISO 6914:2004國際標準。標準規(guī)定了橡膠材料經熱老化后，恒定拉伸應變狀態(tài)下應力松弛性能的測試方法，用于評價老化后橡膠材料的彈性保持能力、力學穩(wěn)定性，是檢測橡膠制品老化耐久性能、預判使用壽命的重要試驗，適用于橡膠管材、線纜護套、彈性膠帶、減震橡膠件等產品。
橡膠材料經高溫熱老化后，內部高分子鏈會發(fā)生交聯(lián)、斷裂、氧化降解等老化反應，導致材料黏彈性發(fā)生變化。本測試先對橡膠試樣進行規(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變，在標準環(huán)境下持續(xù)監(jiān)測拉伸應力隨時間的衰減變化，通過計算拉伸應力松弛率，量化老化后橡膠材料的應力衰減程度，精準評價橡膠材料的抗老化性能與長期力學穩(wěn)定性，區(qū)分不同配方、工藝橡膠材料的老化耐久差異。
• 熱空氣老化試驗箱：溫度精度±1℃，滿足橡膠熱老化恒溫試驗要求；
• 橡膠拉伸應力松弛試驗機：具備恒定應變控制、實時應力采集功能，拉伸精度0.5級，可連續(xù)記錄應力衰減數(shù)據；
• 精密測量卡尺：精度0.01mm，測量試樣厚度、寬度；
• 標準啞鈴型試樣裁刀：符合GB/T 528標準試樣尺寸要求。
選用熱塑性三元乙丙橡膠（EPDM）試樣，采用標準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。設置老化組與空白對照組，每組3個平行試樣，試驗前均在標準環(huán)境（23℃、50%濕度）靜置24h狀態(tài)調節(jié)。
• 老化溫度：100℃（通用橡膠加速老化標準溫度）；
• 老化時長：72h；
• 老化環(huán)境：熱空氣循環(huán)環(huán)境，無光照、無腐蝕介質。
• 測試環(huán)境：標準實驗室環(huán)境（23±2℃、濕度50±5%）；
• 恒定拉伸應變：20%（標準常規(guī)測試應變）；
• 應力松弛測試時長：30min；
• 拉伸速率：50mm/min（標準規(guī)定加載速率）。
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，老化結束后取出試樣，在標準環(huán)境下靜置冷卻2h，消除熱應力影響。
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，計算試樣橫截面積，記錄數(shù)據，確保試樣尺寸合規(guī)。
步驟3：設備調試與試樣裝夾
調試拉伸應力松弛試驗機，校準設備精度，設定拉伸應變20%、拉伸速率50mm/min、測試時長30min。將試樣垂直裝夾在試驗機上下夾具中，保證試樣對中、無扭曲、無偏心受力。
步驟4：加載與初始應力采集
設備以設定速率拉伸試樣至20%恒定應變，立即鎖定拉伸位移，穩(wěn)定1min后采集初始拉伸應力S?，記錄每組試樣初始應力數(shù)據。
步驟5：恒溫松弛測試
保持試樣20%拉伸應變恒定，持續(xù)靜置30min，設備全程實時采集應力變化，試驗結束后讀取最終殘余拉伸應力S?。
步驟6：重復測試
按照相同流程完成所有平行試樣的測試，剔除異常數(shù)據，保證試驗數(shù)據可靠性。
測試組別 | 試樣編號 | 初始應力S?（MPa） | 殘余應力S?（MPa） | 測試條件 |
空白對照組（未老化） | 3-1 | 2.85 | 2.62 | 23℃、20%應變、30min |
3-2 | 2.83 | 2.60 | 23℃、20%應變、30min | |
3-3 | 2.86 | 2.63 | 23℃、20%應變、30min | |
老化組（100℃/72h） | 4-1 | 2.72 | 2.31 | 23℃、20%應變、30min |
4-2 | 2.70 | 2.29 | 23℃、20%應變、30min | |
4-3 | 2.73 | 2.32 | 23℃、20%應變、30min |
拉伸應力松弛率（%）=（S?-S?）/S?×100%
式中：S?為恒定應變下初始拉伸應力（MPa）；S?為測試結束后殘余拉伸應力（MPa）。
• 空白對照組平均初始應力：2.85MPa，平均殘余應力：2.62MPa，應力松弛率=8.1%；
• 老化組平均初始應力：2.72MPa，平均殘余應力：2.31MPa，應力松弛率=15.1%。
根據GB/T 9871-2008標準及EPDM橡膠制品行業(yè)驗收規(guī)范，100℃/72h熱老化后，拉伸應力松弛率≤18%為合格。本次老化組試樣松弛率15.1%，符合標準要求。測試結果表明：未老化的EPDM橡膠應力衰減極小，彈性穩(wěn)定性優(yōu)異；經高溫熱老化后，材料內部結構輕微降解，應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，可長期應用于高溫、通風工況下的橡膠配件。若老化后松弛率超標，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。
1. 所有試樣需嚴格按照標準進行狀態(tài)調節(jié)，避免溫度、濕度、內應力對測試數(shù)據造成干擾；
2. 測試過程中需保證設備無振動、無位移偏移，壓縮、拉伸應變全程恒定，杜絕人為擾動；
3. 平行試樣數(shù)據偏差需控制在3%以內，偏差過大需重新測試，保證數(shù)據準確性；
4. 高溫測試結束后，需按標準要求靜置穩(wěn)定后再讀取數(shù)據，避免溫度應力影響測試結果。
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