橡膠材料在長期使用過程中，其物理化學(xué)性能會(huì)因環(huán)境因素而發(fā)生不可逆的變化，通常稱為老化。橡膠老化恒溫恒濕試驗(yàn)箱是模擬特定溫濕度環(huán)境，研究橡膠老化行為和評(píng)估其耐久性的一種常用設(shè)備。本文旨在客觀介紹此類設(shè)備在橡膠老化測試中的應(yīng)用原理與技術(shù)要點(diǎn)。
橡膠老化機(jī)制與環(huán)境因素
橡膠材料的老化主要受熱、氧氣、濕度、光照等多重因素影響：
熱氧老化： 高溫環(huán)境加速氧氣與橡膠分子反應(yīng)，導(dǎo)致交聯(lián)度改變（硬化或脆化）、鏈斷裂（變軟變粘）、伸長率降低及強(qiáng)度下降。
濕熱老化： 高溫高濕條件下，水分滲透進(jìn)入橡膠內(nèi)部及界面，可能導(dǎo)致添加劑溶出、水解反應(yīng)加劇、分子結(jié)構(gòu)破壞，顯著影響彈性、密封性、絕緣性及耐介質(zhì)腐蝕性能。
應(yīng)力與環(huán)境的協(xié)同作用： 橡膠制品常在受力狀態(tài)下工作，應(yīng)力與環(huán)境因素的疊加可能加速老化進(jìn)程。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱主要通過控制溫度和相對(duì)濕度(RH) 這兩個(gè)核心環(huán)境變量，為研究熱老化和濕熱老化提供可控的實(shí)驗(yàn)條件。
試驗(yàn)箱的核心功能要求
為滿足橡膠老化試驗(yàn)的需求，這類設(shè)備需具備以下能力：
溫濕度范圍適應(yīng)性：
溫度范圍： 需要覆蓋從常溫到較高溫度的區(qū)間（如60℃至120℃甚至更高），以模擬不同嚴(yán)酷程度的熱環(huán)境或加速試驗(yàn)。
濕度范圍： 需要有效控制較低的相對(duì)濕度（模擬干燥熱老化）至較高的相對(duì)濕度（模擬濕熱老化）。穩(wěn)定控制高濕狀態(tài)（如85%RH, 95%RH甚至凝露點(diǎn)以上）對(duì)評(píng)估材料的耐濕熱性能至關(guān)重要。
穩(wěn)定性與均勻性： 設(shè)備內(nèi)工作空間的溫濕度需保持持續(xù)穩(wěn)定，波動(dòng)范圍應(yīng)足夠小，并確保空間內(nèi)溫濕度分布相對(duì)均勻。這是保證不同位置樣品經(jīng)歷一致環(huán)境條件、試驗(yàn)結(jié)果重現(xiàn)可靠的關(guān)鍵。
長期運(yùn)行可靠性： 橡膠老化試驗(yàn)周期通常較長，從幾天到數(shù)周甚至數(shù)月不等。設(shè)備需具備長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，性能無明顯漂移。
耐化學(xué)腐蝕性： 由于某些橡膠老化過程中可能釋放微量揮發(fā)性氣體，試驗(yàn)腔內(nèi)膽及附屬部件材料（如不銹鋼）應(yīng)具備一定的耐化學(xué)氣體侵蝕能力，并便于清潔維護(hù)。
風(fēng)道設(shè)計(jì)： 箱內(nèi)氣流組織應(yīng)能促進(jìn)溫濕度快速達(dá)到設(shè)定值，并在空間內(nèi)均勻擴(kuò)散，避免出現(xiàn)局部過熱、過濕或循環(huán)死區(qū)。同時(shí)，風(fēng)速不應(yīng)過大而對(duì)樣品表面造成過度的強(qiáng)制對(duì)流或風(fēng)蝕影響。
安全保護(hù)機(jī)制： 應(yīng)配備多重保護(hù)功能，如超溫保護(hù)、制冷系統(tǒng)壓力保護(hù)、加濕水箱低水位/缺水保護(hù)、過流/短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。
控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理
參數(shù)控制： 設(shè)備配備的控制系統(tǒng)（通常為可編程控制器）應(yīng)允許用戶設(shè)定所需的溫度和相對(duì)濕度值及保持時(shí)間。
模式設(shè)定： 能夠設(shè)定單一恒溫恒濕點(diǎn)進(jìn)行長時(shí)間暴露測試；也可以設(shè)定包含多個(gè)溫度、濕度值以及變化速率的循環(huán)程序（如有需要）。
監(jiān)控與記錄： 系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示并記錄試驗(yàn)過程中腔內(nèi)的實(shí)際溫濕度值，形成曲線圖。這些數(shù)據(jù)對(duì)于試驗(yàn)過程追溯、結(jié)果分析及編寫報(bào)告都至關(guān)重要。
狀態(tài)提示： 具備顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、異常報(bào)警信息的基本功能。
橡膠老化測試的應(yīng)用目的
通過恒溫恒濕試驗(yàn)箱進(jìn)行的橡膠老化測試，主要服務(wù)于：
配方篩選與優(yōu)化： 比較不同膠種、配合體系（生膠、硫化劑、防老劑、填充劑等）在相同環(huán)境下的耐老化性能差異。
質(zhì)量監(jiān)控： 確保不同批次橡膠原材料或制品的耐老化性能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
壽命預(yù)估： 結(jié)合加速老化經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄈ绨惸釣跛狗匠淘谔囟l件下的應(yīng)用），為橡膠制品在預(yù)定服役環(huán)境下的預(yù)期使用壽命提供輔助參考信息（需注意模型局限性）。
失效分析： 研究特定橡膠部件在特定環(huán)境條件下失效的原因。
典型測試的橡膠類型
天然橡膠
丁苯橡膠
丁腈橡膠
氯丁橡膠
乙丙橡膠
硅橡膠
氟橡膠
熱塑性彈性體
設(shè)備選擇與使用注意事項(xiàng)
規(guī)格匹配： 選擇設(shè)備需依據(jù)主要測試的橡膠類型、采用的標(biāo)準(zhǔn)方法（如ISO 188, GB/T 3512, ASTM D573, ASTM D865 等）所規(guī)定的溫濕度條件要求以及樣品尺寸和數(shù)量來確定容積和工作范圍。
標(biāo)準(zhǔn)遵循： 測試應(yīng)嚴(yán)格遵循大家認(rèn)知的測試方法標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)協(xié)商確定的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)操作流程，包含樣品制備、放置、試驗(yàn)條件、周期、評(píng)價(jià)指標(biāo)（如拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、硬度變化率）以及結(jié)果評(píng)估方法。
放置方式： 樣品在箱內(nèi)應(yīng)避免相互接觸、遮擋或被箱壁直接輻射加熱，需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放置在樣品架上。
維護(hù)： 定期對(duì)設(shè)備的傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，按照要求維護(hù)加濕用水系統(tǒng)、清潔內(nèi)部腔體及門封條等。
總結(jié)
橡膠老化恒溫恒濕試驗(yàn)箱為深入理解橡膠材料在特定溫濕度環(huán)境下的老化行為提供了重要的實(shí)驗(yàn)手段。設(shè)備本身的能力，如溫濕度范圍、控制精度、均勻性及長期運(yùn)行的可靠性，對(duì)獲得科學(xué)可信的老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。合理選擇設(shè)備并規(guī)范進(jìn)行測試，是橡膠材料研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制中評(píng)估其耐久性至關(guān)重要的一環(huán)。
