硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂 靜態拉伸試驗
發布時間 : 2020-03-05ICS83.060
G40
溫點
中華人民共和國國家標準
GB/T7762-2014
代替GB/T7762-2003
硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂
靜態拉伸試驗
Rubber, vulcanized or thermoplastic-Resistance to ozone
cracking-Static strain testing
(ISO 1431-1: 2004, Rubber vulcanized or thermoplastic- Resistance to
ozone cracking-Part 1: Static and dynamic strain testing, NEQ)
2014-1222發布
2015-06-01實施
中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局
A①
中國國家標準化管理委員會發布
舌除層查真偽
中華人民共和國
國家標準
硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂
靜態拉伸試驗
GB/T7762-2014
中國標準出版社出版發行
GB/T7762-2014
前言
本標準按照GB/T1.1-2009給出的規則起草
木標準代替GB/T7762—2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂靜態拉伸試驗》與
GB/T7762-2003相比,主要技術變化如下
刪除了采用無聲放電管制造臭氧時推薦使用氧氣的規定(見2003年版的52);
用GB/T2941代替了GB/T98651(見6.1,2003年版的6.1);
修改了窄試樣的尺寸,并增加了可供選擇的符合GB/T528的啞鈴型樣條(見6.3,2003年版
的6.3)
對于在潮濕氣候中使用的制品,修改了試驗時對其相對濕度的要求,由原來的“試驗應在80%
到90%的相對濕度下進行”改為“如果可行,試驗應在80%~90%的相對濕度下進行”(見8.3,
2003年版的8.3);
增加了一種可供選擇的伸長率(25±2)%(見84);
增加了一種可供選擇的觀測和評定龜裂等級的方法:按照GB/T11206-2009的有關規定(見
10.1)
本標準使用重新起草法參考ISO1431-1:2004《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂第1部分:
靜態和動態拉伸試驗》編制,與ISO1431-1:2004的-致性程度為非等效。
本標準由中國石油和化學工業聯合會提出
本標準由全國橡膠與橡膠制品標準化技術委員會通用試驗方法分會(SAC/TC35/SC2)歸口。
本標準起草單位:廣州合成材料研究院有限公司、廣州市華南橡膠輪胎有限公司、風神輪胎股份有
限公司、冮蘇明珠試驗機槭有限公司、貴州輪胎股份有限公司、北京橡膠工業研究設計院、中策橡膠集團
有限公司、廣州橡膠工業制品研究所有限公司。
本標準主要起草人:謝宇芳、易軍、梁亞平、羅吉良、任紹文、劉豫皖、朱明、馮萍、謝君芳、李靜、項蟬、
趙艷芬
本標準所代替標準的歷次版本發布情況為
GB/T7762-1987、GB/T7762-2003。
GB/T7762-2014
硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂
靜態拉伸試驗
警告1:使用本標準的人員應有正規實驗室工作的實踐經驗。本標準并未指出所有可能的安全問
題。使用者有責任采取適當的安全和健康措施,并保證符合國家有關法規規定的條件。
警告2:必須注意到臭氤具有極高的毒性。應釆取措施減少試驗人員接觸臭氧的時間。通常認為
人體能接觸的最大臭氧濃度為0.1×10-6,應使人體接觸的最大平均臭氧濃度低于允許的最大濃度。如
果使用不完全密閉的系統,建議釆用排風管排除含臭氧的空氣
1范圍
本標準規定了硫化橡膠或熱塑性橡膠在靜態拉伸應變下,暴露于含一定濃度臭氧的空氣中和在規
定溫度且無光線直接影響下的環境中進行的耐臭氧龜裂的試驗方法。
本標準適用于硫化橡膠或熱塑性橡膠。
注:不同橡膠的相對耐臭氧性能取決于其所處的條件,尤其是臭氧濃度和溫度,因此試圖將標準試驗的結果推廣到
使用情況時應特別小心。另外,用薄試樣進行拉伸試驗的結果與實際應用中制品的老化情況會因尺寸,形狀和
變形的不同存在差異。關于橡膠在臭氧作用下的自然老化情況的說明參見附錄A
2規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件
GB/528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定(ISO37:2005,IDT)
GB/T2941-2006橡膠物理試驗方法試樣制備和調節通用程序(ISO23529:2004,IDT)
GB/T11206-2009橡膠老化試驗表面龜裂法
SO1431-3硫化橡膠或熱塑性橡膠耐臭氧龜裂第3部分:在實驗室試驗箱中測定臭氧濃度
的參考方法和可選擇的方法( Rubber, vulcanized or thermoplastic- Resistance to ozone cracking
Part 3 Reference and alternative mathods for determining the ozone concentration in laboratory test
chambers
3術語和定義
下列術語和定義適用于本文件
臨界應變 threshold strain
將橡膠在給定溫度下暴露于含規定臭氧濃度的空氣中,在規定的暴露時間后,不出現臭氧龜裂的最
大拉伸應變。
3.2
極限臨界應變 limiting threshold strain
當拉伸應變低于某一數值時,臭氧龜裂所需要的時間明顯增加,實際上為無限大,此時的拉伸應變
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為極限拉伸應變。
4試驗原理
將硫化橡膠或熱塑性橡膠試樣在靜態拉伸應變條件下,暴露于含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的
密閉試驗箱中,按預定時間對試樣龜裂情況進行檢査。
在選定的臭氧濃度和試驗溫度條件下評價臭氧龜裂可任選如下方法
a)在規定的試驗時間后,檢查試樣是否出現龜裂,如果需要可以評價試樣的龜裂程度;
b)在任意規定的拉伸應變下,測定試樣最早出現龜裂的時間;
c)對任意規定的暴露時間,測定臨界應變。
5試驗裝置
5.1試驗箱
試驗箱應該是密團無光照的能恒定控制試驗溫度差在士2℃,試驗箱的內壁、導管和框架應使用
不易分解臭氧的材料如鋁)制成。試驗箱可設觀察試樣表面變化的窗口,可安裝光源以方便檢查試樣,
但是在試驗時應保持無光
試驗裝置示意圖見圖1。
說明:
1——試驗箱;
連接至臭氧濃度測量裝置;
凈化柱;
4——流量計;
5—調節器;
6——循環風扇;
7—臭氧發生器;
8——熱交換器
9——溫度計
圖1試驗裝置示意圖
2
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52臭氧化空氣發生器
臭氧化空氣中應盡量避免氮氧化物的存在,以免影響臭氧濃度。
可以采用下列任一種臭氧化空氣發生器:
a)紫外燈
b)無聲放電管。
用于產生臭氧或稀釋用的空氣,應先通過活性炭凈化,并使其不含有影響臭氧濃度、臭氧測定和使
試樣龜裂的污染物。
注:理論上來說,在無聲放電管中用空氣制造臭氧時會產生氮氧化物,干擾試驗,但是在標準規定的低臭氧濃度下
不會發生這種干抗情況。
發生器的溫度應能保持恒定,溫差應在士2℃以內。
從發生器出來的臭氧化空氣必須經過一個熱交換器,并將其調節到試驗所需的溫度和相對濕度后
才輸入試驗箱內。
5.3臭氧濃度的調節
當采用紫外燈時,臭氧濃度可以通過調節施加在燈管上的電壓、氣體流速或遮蓋部分燈管的方法來
控制。當使用無聲放電管時,臭氧濃度可以通過調節加在發生器上的電壓、電極尺寸、氧氣流速或空氣
流速來控制。這些調節方法應使臭氧濃度保持在8.1規定濃度的公差范圍內。另外,打開試驗箱放入
或檢查試樣后,臭氧濃度應能在30min內恢復到試驗規定的濃度。試驗箱內的臭氧濃度在任何情況下
都不能超過試驗規定的濃度
5.4臭氧濃度的測定
在試驗箱內試樣附近采集臭氧化空氣、測定臭氧濃度的方法按ISO1431-3的規定進行。如果需
要,也可參考附錄B的方法進行。
5.5調節氣流的方法
試驗箱應該具有調節臭氧化空氣平均流速的裝置,流速不低于8mm/s,最好在12mm/s
16mm/s之間。臭氧化空氣流速可以通過試驗箱內測定的氣體流量除以與氣流方向垂直的箱體有效截
面積來計算。作對比試驗時,流速的變化不能超過士10%。氣體流量是臭氧化空氣在單位時間內通過
的體積,流速應足夠大以防止試樣老化消耗引起的臭氧濃度降低。臭氧的消耗速率隨使用的橡膠、試驗
條件和其他試驗細節而變化,通常推薦試樣暴露表面積與氣體流量之比不超過12s/m(見注2)。但是
這個數值不必太低。當有懷疑時,必須通過實驗對消耗影響進行校驗,必要時可減少試樣的表面積?？?/p>
用擴散隔膜或等效的裝置加速進入試驗箱的氣體與箱內氣體的混合。
可以使用空氣循環裝置引入空氣來調節箱內的臭氧濃度,排除試樣產生的揮發性組分。
如果需要較高的流速,可以在箱內安裝風扇以提高臭氧化空氣流速達到600mmn/s±100mm/s
注1:試樣暴露表面積與氣體流量之比的單位為秒每米(s/m),由面積(m2)除以體積流量(m3/s)得到。
注2:臭氧化空氣的體積流量不同得到的結果可能不同
56靜態拉伸試驗試樣的固定
夾具應能在規定的伸長率下固定住試樣,且試樣在與臭氧化空氣接觸時,其長度方向應與氣流方向
基本平行。夾具應由不容易分解臭氧的材料(如鋁)制成。
為了減少試驗箱內臭氧濃度不均的影響,建議在試驗箱中安裝機械旋轉架,旋轉架上放置固定好試
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樣的夾具。例如用適合的旋轉框架,使試樣旋轉速度在20mm/s~25mm/s之間,在垂直于氣流的平
面內,每件試樣連續地沿著相同的途徑移動,同一個試樣旋轉一周的時間為8min~12min,試樣的橫
掃面積(如圖2中的陰影部分所示)至少是試驗箱有效橫截面積的40%。
圖2試樣轉動軌跡和掃描面積(陰影線
6試樣
6.1概述
標準試樣應符合2和的規定
試樣制備應符合GBT2941-2006的規定,試樣應從模壓出的試片上裁取,如果需要,可以從成品
上裁取。試樣至少應有一個完好無損的表面,被裁切或打磨后的試樣表不能用來評價試樣的耐臭
氧性能。不同材料的比只有用相同方法制成的相同樣品來評價其表面龜裂牙有效。
每一試驗條件至少使用3個試樣。
注1:需在高度光潔的鋁箔上硫化試片直到制備試樣時再取下鋁箔,這樣可使試樣表面免于觸及而受到保護,保持
試樣表面的清潔。
注2:作為一種選擇,由于拉伸環狀試樣時會產生一個連續變化的應變,所以環狀試樣已經被用于代替幾種不同應
變下暴露的靜態拉伸試樣。當用以確定臨界應變時,這種方法得到的結果與標準試樣得到的結果相近。
注3:作為一種選擇,矩形試樣彎曲成環可以產生不同的拉伸應變,可用于代替靜態拉伸試樣在不同應變下的暴露
試驗。
62寬試樣
試樣條的寬度不小于10mm,厚度為2.0mm±0.2mm,拉伸前夾具兩端閭試樣的長度不少于
40 mm
試樣被夾持的端部可用耐臭氧漆防護。應小心選用油漆,防止油漆所使用的溶劑使橡膠明顯膨脹,
不得采用硅油。此外也可用改善試樣兩端的辦法,例如試樣端部采用突出部分,使其兩端能延伸而不致
引起應力過分集中,并在臭氧暴露期間不會在夾持處斷裂
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63窄試樣
窄試樣條的寬度為2.0mm士0.2mm,厚度為2.0mm±0.2mm,窄條長度為50mm,試樣端部為
6.5mm的正方形,試樣的形狀如圖3。該試樣不能用于方法A。
也可使用符合GB/T528-209規定的啞鈴型試樣。
單位為毫米
圖3窄試樣
7試樣的狀態調節
71未拉伸試樣的調節
對所有試驗,試樣硫化與試驗之間的最短時間不得少F16h
對非制品試驗試樣硫化與試驗之間的最長時間間隔為4周
對制品試驗只要有可能,試樣硫化與試驗之間的時間間隔應不超過3個月,在其他情況下,從用戶
收到制品之日起,試驗應在2個月之內進行。
試樣硫化與驗之間/不同組分的試樣和試片不能相互接觸,防止能影響臭氧龜饔發展的助劑,如
防臭氧劑,從一種橡膠表面遷移到相鄰的橡膠表面上。
建議在不間組分的試樣之間放置鋁箔以防止添加劑的遷移,但也可以來用其他方法防止添加劑
遷移
樣品和試樣應在暗處儲在,硫化后到試驗前的期間內,應儲存在本無臭氧的大氣環境中,標準儲
存溫度應按照CBT220的規定對有特殊用途的也可果用其造用的控制溫度對于制品
來說,也盡可能采用這些儲存條件。作對比試驗時,儲存時間和條件都應相同。
對于熱塑性橡膠應該在成型后立儲存
7.2拉伸試樣的調節
試樣拉伸后,應在黑暗且基本無臭氧的大氣環境下調節48h~96h。調節溫度應按照
GB/T2941—2006的規定,對有特殊用途的,也可釆用其他適用的控制溫度。在調節期間,不得觸摸試
樣,也不得以任何方式損傷試樣。作對比試驗時,調節時間和溫度都應相同
8試驗條件
8.1臭氧濃度
臭氧濃度以體積分數表示,試驗時可選用的臭氧濃度如下:
(25±5)×10
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-(50士5)×108;
(100±10)×10-8
(200±20)×108。
除非另有規定,一般在(50士5)×108的臭氧濃度下試驗。如果已知橡膠在低臭氧濃度環境下使
用,需要在低臭氧濃度試驗,建議在(25士5)×108的臭氧濃度下進行試驗。如果是耐臭氧橡膠,建議在
(10±10)×10-8或(200士20)×10-8的臭氧濃度下進行試驗。
注:臭氧濃度可用臭氧分壓MPa表示,在標準大氣壓和溫度(101.3kPa,273K)下,臭氧濃度1×10-8相當于
1.01MPa的臭氧分壓。
82溫度
最適宜的試驗溫度為(40士2)℃。也可根據橡膠的使用環境選用其他溫度,例如(30士2)℃或(23
士2)℃,但是使用這些溫度得到的結果與使用(40±2)℃時的試驗結果有差異
注:在實際應用中可能會遇到溫度明顯變化的悄況,需選用在應用溫度范圍內的2個或多個溫度下進行試驗
83相對濕度
在試驗溫度下,臭氧化空氣的相對濕度一般不超過65%
過高的濕度會影響試驗結果;在潮濕氣候中使用的制品,如果可行,試驗應在80%~90%的相對濕
度下進行。
84最大伸長率
通常選用以下一種或多種伸長率進行試驗
(5±1)%、(10±1)%、(15±2)%、(20±2)%、(25士2)%、(30±2)%、(40±2)%、(50±2)%
(60±2)%、(80士2)%
注:試驗選用的伸長率需與應用時的伸長率相近
9試驗程序
9.1概述
調節至規定的臭氧流速、濃度和試驗溫度,然后將已拉伸和經調節的試樣放入試驗箱內,并保持試
驗條件穩定
用7倍放大鏡定期檢査試樣的龜裂情況,可用適當的光源照明檢査試樣。放大鏡可安裝在箱壁的
窗口上,或者將試樣從試驗箱內取出作短時間檢查,進行檢查時不應觸摸或碰撞試樣
表面上由于裁樣和拋光時導致的裂紋應忽略。
可選用下列三種暴露試樣的試驗程序
92方法A
除非另有規定,試樣拉伸應變為20%,按照7.2的規定調節拉伸后的試樣,暴露72h后,檢查試樣
表面的龜裂情況(也可采用產品規范中規定的伸長率和暴露時間)。
93方法B
按8.4的規定采用一種或多種伸長率的試樣,并按72的規定進行調節。除非另有規定,僅采用一
種伸長率時,應采用20%的伸長率。暴露2h、4h、8h、24h、48h、72h和96h后檢查試樣,必要時可適
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當延長暴露時間,記錄各種伸長率下的試樣出現龜裂的時間。
注:如果需要,也可選擇在暴露16h后檢查試樣。
94方法
按84的規定采用不少于四種伸長率的試樣,并按7.2的規定進行調節。暴露2h、4h、8h、24h、48
h、72h和96h后檢查試樣,必要時可適當延長暴露時間,記錄各種伸長率下的試樣出現龜裂的時間,由
此可以測定臨界應變
0試驗結果
1方法A
以無龜裂或出現能裂報告武驗結果。如果有龜裂,需要評定龜裂程度,以用出現的裂紋說明龜裂
情況(例如,個別裂紋、單位面積上的裂紋數目,以及10條最大裂紋的平均長度等)或拍照龜裂試樣來說
明,觀測和評定角裂等級的方法按照GB/T1206-2090的有關規定進行
10.2方法B
在規定的拉伸條件下,以第一次出現龜裂所需時間評價試樣的耐臭氧性能。
10.3方法C
在規定的暴露時間后通對不出現龜裂的最大應變和出現龜裂的最小應變確定臨界應變的范圍
如果重復試驗到不同的結果則列出試驗中觀察到的極限范圍,例如,分別采用伸長率為10%15%和
20%的3件試樣進行試驗,伸長率10%的試樣縣有件出現裂,伸長率15%的樣只有1件出現
龜裂,而伸長率和%的3件試樣都出現龜裂,在這種情況下得出的臨界應變的范聲為0%~20%,用
圖表示有助于解樣結果
可用應變數對初始龜裂時間的對數作圖,可以是不出現龜裂的最長時間,也可以是開始出現龜裂
的最早時間。盡可能在每一拉伸應變時不出現龜裂的最長時間和出現龜裂的最另時間范圍內作出一條
光滑曲線有助于算在試驗中任一時間的臨界應變(見圖4)。對某些橡膠,曲線接近為直線,但不宜
采用此曲線確定臨界變,因為這可能會導致較大誤差。除非另有規定報告臨界應變的最長試驗
時間。
注:對某些橡膠,用應變對初始龜裂時間作出的直線圖能夠觀察到極限臨界應變。
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80
30
15
10
0
48
說明:
X—時間,h(對數刻度);
Y—應變,%(對數刻度)
123
觀察不到龜裂;
剛出現龜裂;
無龜裂。
注:如圖所示,48h對應的臨界應變為10
圖4試驗結果示意圖
11試驗報告
試驗報告應包括以下內容:
)試樣詳細情況:
1)試樣的詳細說明及其來源;
2)膠料的標志;
3)試樣制備的方法,例如,模壓或裁切
b)試驗方法:
1)本標準的名稱及編號;
2)采用的方法(A、B或C);
3)試樣類型和尺寸
4)是否采用轉動框架。
)試驗詳細說明
)臭氧濃度及測定方法
5)試驗溫度和相對濕度;
6)試樣的應變
7)試驗時間;
8)非標準規定的任何細節
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d)試驗結果:
1)每種拉伸應變下的試樣數量
2)對于方法A,說明是否出現龜裂(如果需要,也可記錄龜裂特征);
3)對于方法B,說明每種拉伸應變下首次出現裂紋的時間;
4)對于方法C,說明在適當的暴露周期或幾個暴露周期內觀察到的臨界應變范圍或極限臨
界應變
e)試驗日期。
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附錄A
(資料性附錄)
臭氧龜裂的說明
A.1簡介
在拉伸應變條件下,龜裂只在橡膠表面發展。龜裂的類型和嚴重程度因拉伸施加的方式和大小而
顯示出極大的不同。一件制品在實際使用過程中的應變可能從某一最小值(此最小值不一定為零)到另
最大值而變化。在測定耐臭氧性能時,應考慮在此伸長范圍內的裂紋形狀。
表征一種材料耐臭氧性能的首要指標是完全未發生龜裂。因此,在規定的暴露時間內未出現龜裂
時,可承受拉伸應變越高,或是在規定的拉伸應變下,出現龜裂的暴露時間越長,說明材料的耐臭氧性能
越好。
然而,當橡膠在指定的應變范圍內,其臭氧龜裂的大小均低于允許極限值時,則應該改用另一種判
斷標準。此標準是以性能對比為根據,在指定的使用過程中出現的應變范圍內,一種橡膠的龜裂程度低
于另一種橡膠,則認為該種橡膠的耐臭氧性能更優。當試樣表面出現肉眼可見的龜裂時,應該記錄下
來,以便確定應變和臭氧龜裂嚴重程度之間的全部關系
A.2靜態拉伸暴露
臭氧龜裂和應變之間并非一種簡單關系。試樣的裂紋數目和試樣的尺寸大小有關系,而且這種關
系對任一材料而言與規定的試樣伸長率和規定的暴露時間的臨界應變有關。
因此,在規定的暴露周期內,在零應變和臨界應變之間無臭氧龜裂出現(根據定義)。當應變稍微超
過臨界應變時將出現一些大裂紋。隨著應變逐漸增加,裂紋將變得更多和更小。在更高應變下,裂紋有
時候小到用肉眼看不出來。
當增加暴露時間,裂紋將集中,尤其當試樣表面裂紋很多時更是如此,裂紋集中將使一些裂紋的長
度增加,但是深度不按比例增加。裂紋集中可能是由于臭氧侵蝕造成的撕裂引起的,裂紋集中有時會導
致在高應變試樣表面上的密集細紋之間產生大裂紋。
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附錄B
(資料性附錄)
臭氧濃度的測定方法碘量滴定法
B.1測定原理
利用碘化鉀與臭氧反應而析岀游離碘,以硫代硫險鈉標準溶液進行滴定,然后計算出臭氧量。其化
學反應式為:
O3+2KI+ H2 0<12+2KOH+O2 t
12+2Na2 S2O3-2NaI-+Na2 S, Oe
C.2試劑
B2.1碘化鉀(KI水溶液:質量分數為001%
D.2.2硫酸溶液:c(H2SO1)=0.5mol/L
E.2.3硫代硫酸鈉標準溶液:c(NazS2O3)=0.0005mol/L。
B24淀粉溶液:質量分數為0.01%
B3測定方法
將碘化鉀(KI水溶液(B.2.1)盛于吸收瓶中,再將吸收瓶連接在由老化試驗箱至取樣真空泵之間,
吸取一定容積的含臭氧空氣后,移人滴定瓶中,并加入硫酸溶液(B.2.2)進行酸化,硫酸溶液的體積分數
為0.4%,然后以硫代硫酸鈉標準溶液(B.2.3)滴定,至溶液呈淺黃色時,加人2滴淀粉溶液(B.2.4)指示
劑,繼續滴定至溶液藍色剛消失即為終點。
B4臭氧濃度的計算
據B.1化學反應式,在標準狀況(101.3kPa,273K)下1mo臭氧氣體體積為224L。根據上述化
學反應式,1mol硫代硫酸鈉(Na2S2O3)對應的臭氧體積為11.2L,故臭氧量U(L)為
11,2
1000×0.0005×B
…(B.1)
通過碘化鉀(KI吸收液的臭氧化空氣量V(L)在標準狀況下為
273
p×V
×
……………(B.2
1.013×10
由此得到臭氧濃度(ca3)的計算式為
U11.2×0.0005×BX1.013×105×T
BT
10-3……(B.3)
1000×273×pv
207795×bv
式中
co3試驗的臭氧濃度(體積分數為10-8),在標準大氣壓和溫度(101.3kPa,273K)下,臭氧濃度
1×10-8相當于1.01MPa的臭氧分壓;
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B-—硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量,單位為毫升(mL);
T——試驗溫度,單位為開(K);
吸收瓶中的氣壓(p=大氣壓一力真空度),單位為帕(Pa);
V通過吸收液的臭氧化空氣總量,單位為升(L)。
