橡膠材料因具有低密度、良好的機械性能和耐高低溫等特性,被越來越廣泛的應用于汽車、航空航天、石油開采等領域,隨著這些領域的深入發展,對橡膠材料的需求量也在不斷增加。同時,對橡膠材料的性能要求也越來越嚴苛,例如在極端的低溫環境下,橡膠的松弛過程會急劇減慢,硬度、模量和分子內摩擦增大,彈性顯著降低,致使橡膠制品的使用性能降低,在動態條件下尤其突出。因此,橡膠制品在低溫下受外力作用的工作狀態已成為關注的重點。

脆性溫度是硫化橡膠的特性溫度,是試樣在一定條件下受沖擊產生破壞時的最高溫度,或在規定的條件下一組試樣不產生低溫破壞的最低溫度。利用脆性溫度,可以比較不同橡膠材料或不同配方的硫化橡膠低溫性能的優劣,因此無論在科學研究、橡膠材料及其制品質量檢驗、生產過程控制等方面脆性溫度都具有一定實用價值。
目前測試硫化橡膠低溫脆性的國家標準主要有GB/T 1682-2014《硫化橡膠 低溫脆性的測定 單試樣法》、GB/T 15256-2014《硫化橡膠或熱塑性橡膠 低溫脆性的測定(多試樣法)》,本文僅對GB/T 1682-2014中程序A方法進行解讀。
試樣
按照標準要求需要將試樣裁成長度(25.0±0.5)mm、寬度(6.0±0.5)mm,厚度(2.0±0.2)mm的尺寸,試驗前,試樣應放置在標準實驗室環境(23±2)°C、(50±5)% RH下調節至少3h,并在明亮光線下彎曲試樣檢查試樣表面,要求試樣表面光滑,無雜質、損傷及微孔等破損情況。
試驗步驟(程序A)
首先向低溫容器中加入傳熱介質(如:無水乙醇),注入直到保證夾持器下端距離液面75mm,開始攪拌,根據試驗要求設置溫度(有的實驗室會在無水乙醇中添加干冰,有的實驗室使用液氮進行制冷,也有部分試驗室設備配有制冷壓縮機),等待溫度降至所設定的溫度值,無論使用哪種制冷方式,均應保證溫度穩定時上下波動在±1°C以內。將試樣垂直夾在夾持器上,在夾持過程中,不宜將試樣夾的過緊或過松,夾的過緊可能會使試樣表面受傷,導致測試結果偏高,夾的過松,容易使樣品脫落。根據標準要求,試樣被沖擊的位置距離夾持器(11.0±0.5)mm,若距離過大,則脆性溫度偏低,反之偏高。試樣夾好后,將夾持器下降至低溫容器中冷凍,同時啟動設備計時器,開始計時,國標規定冷凍時間為圖片,試樣在冷凍計時的過程中,為保證溫度的均勻性,應開啟攪拌裝置,冷凍介質的溫度波動應控制在±1°C以內。達到規定冷凍時間后,夾持器自動升起,同時沖擊器在0.5s內沖擊試樣,此間隔時間越長,試樣溫度與冷凍介質的差別越大。沖擊完成后,取下試樣,停放至少30s后擦去試樣表面殘液并將試樣按沖擊方向彎曲成180°C,在明亮的光線下仔細觀察樣品有無破壞記錄,如沒有出現破壞,則需要提升冷凍介質的溫度,繼續試驗,直到出現至少兩個試樣不被破壞的最低溫度和至少有一個試樣被破壞的最高溫度,且這兩個溫度值相差不大于1°C,則試驗結束,該試樣的低溫脆性溫度即試樣在測試中出現破壞時的最高溫度。
為保證試驗結果的準確性,試驗用到的儀器設備(包括秒表、溫度計)應定期進行校準,另一方面,整個試驗過程中人為影響較大,因此試驗人員在試驗前必須具備熟練操作的能力,試驗過程中嚴格按照標準要求和操作規范進行,盡量做到嚴謹準確。
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