橡胶密封件性能检测（通用5篇）
橡胶密封件性能检测 篇1
检测橡胶检测橡胶成分检测橡胶性能 概述
橡胶成分检测需要最先进的分析仪器保证客观准确性，还需要最权威全面的图谱数据库提供分析案例，更需要拥有多年开发经验的工程师根据前两者的客观数据进行分析和演算，最终才能还原出样品的基本配方。青岛东标检测中心提供橡胶成分检测、橡胶配方分析及橡胶理化性能检测。
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GB 15256-1994硫化橡胶低温脆性的测定（多试样法）GB/T 1690-2006硫化橡胶耐液体试验方法 GB 1691橡胶耐介质试验方法
GB/T 1699-1982硬质橡胶耐热试验方法 GB/T 3511-1983橡胶大气老化试验方法 GB/T 3512-1983橡胶热空气老化试验方法 GB/T 6034-1985硫化橡胶压缩耐寒系数的测定 GB/T 6035-1985硫化橡胶拉伸耐寒系数的测定
GB/T 6036-2001硫化橡胶低温刚性的测定—吉门试验
GB/T 6037-1985硫化橡胶高温拉伸强度和扯断伸长率的测定 GB/T24135-2009橡胶或塑料涂覆织物加速老化试验
GB/T 7758-2002硫化橡胶低温性能的测定、温度回缩法（TR试验）GB/T 7762-2003硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验 GB 9871-1988硫化橡胶老化性能的测定（拉伸应力松弛试验）GB/T 11206-1989硫化橡胶老化表面龟裂试验方法 GB/T 12584-1990橡胶或塑料涂覆织物低温冲击试验 GB/T 12831硫化橡胶人工气候（氙灯）老化试验方法
GB/T 16585-1996硫化橡胶人工气候（荧光紫外灯）老化试验 GB/T 13642-1992硫化橡胶耐臭氧老化试验（动态拉伸试验法）GBT 519-1993充气轮胎物理机械性能试验方法
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GB/T 528-2009/ISO 37:2005硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定
GB/T 529-2008硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤型、直角形和新月形式样）GB/T 1681-2009硫化橡胶回弹性的测定
GB/T 1683-1981硫化橡胶恒定形变压缩永久变形测定方法 GB 1684-1985硫化橡胶短时间经压缩试验方法
橡胶密封件性能检测 篇2
1 计算模型的建立
1.1 橡胶本构模型
橡胶材料通常被处理为超弹性材料,其应力与应变之间的非线性关系主要通过应变能函数来描述。本计算采用工程中广泛应用的Mooney-Rivlin二参数模型[1],假设橡胶是不可压缩的,而且在未应变状态下是各项同性的,其应变能函数的表达式为:
其中,W为应变能函数,I1、I2为应变不变量,C10、C01为材料参数,通常可以通过实验确定。
1.2 有限元模型
对橡胶压缩过程的模拟属于刚体-柔体接触问题的有限元分析,O型橡胶密封件作为柔体,而与之接触的结构作为刚体。在刚柔接触问题中,被当作刚体的接触面和与它接触的柔体相比,有大得多的刚度。
模型中O型橡胶密封件断面直径为38 mm,对模型进行划分网格后,在接触面上建立接触对。有限元模型如图1所示,模型中橡胶单元采用二维超弹性单元PLANE182,接触对由接触单元CONTA172和目标单元TARGE169配对组成。
1.3 Mooney-Rivlin材料参数的确定
由于该橡胶件的Mooney-Rivlin材料参数未知,且实验测量不便,因此需要对材料参数C10和C01进行估算。对于不可压缩橡胶材料,弹性模量E和材料系数有以下关系[2]:
而橡胶的弹性模量和硬度有以下近似关系[3]:
因此,在已知橡胶硬度的前提下,只需确定C10与C01的比值,即可确定材料参数。变形量较大时,C10/C01对模拟结果影响很大,C10/C01=0.05的模拟结果与实测结果重合性最好,故取C10/C01=0.05。本计算中橡胶的IRHD硬度为25,结合式(2)、(3)得C10=0.132 7,C01=0.006 635。
2 计算结果与分析
2.1 压缩应力与压缩量的关系
O型橡胶密封件压缩应力与压缩量的关系如图2所示。
由图2可以看出,当压缩量小于15 mm时,压缩应力与压缩量呈线性变化,当压缩量大于15 mm时,压缩应力随压缩量的增加急剧增长。模拟计算出的压缩应力与压缩量曲线和实测曲线较为接近,参数的选择是合理的。
2.2 接触面应力分布
橡胶件的密封防水性能主要取决于接触表面的应力分布情况,对13 mm、15 mm、18 mm这三种不同压缩量下O型橡胶密封件表面的接触应力进行分析,结果见图3a—3c。
由图3可知,O型橡胶密封件受压缩时,最大接触应力发生在接触表面的中间,接触应力从接触面中间向两边递减。压缩量为13 mm、15 mm、18 mm时,最大接触应力分别为0.41 MPa、0.49 MPa、0.69 MPa。
2.3 防水性能分析
防水密封件受压时,会对接触面产生接触应力σ,当接触应力与设计水压Pw满足(4)式时,可认为防水性能良好[4]。
式(4)中:m为防水密封件系数,与防水密封件的材质、形状、接触面表而状况有关。
现分析O型橡胶密封件承受0.1 MPa、0.15MPa、0.2 MPa水压时所需的接触应力。在实际工程中通常考虑安全系数3,并认为m≥1.15时能满足水密性要求[5,6]。经计算,承受0.1 MPa、0.15 MPa、0.2 MPa水压所需接触应力分别为0.35 MPa、0.51 MPa、0.69MPa。与有限元分析得出的三种压缩量下的最大接触应力相比较,可知当压缩量13 mm时,最大接触应力仅大于0.1 MPa所需的接触应力,只能耐0.1 MPa的水压;压缩量15 mm时,也只能耐0.1 MPa的水压;压缩量18 mm时,能耐0.2 MPa的水压。
此外,由图2可知,O型橡胶密封件压缩量小于20 mm时,橡胶件的最大压缩应力仅为23 kN/m,而结合施工经验通常要求该值控制在60 kN/m以下,因此在工程中可以很轻松地将O型橡胶密封件压入接缝处或者沟槽中。
3 试验验证
3.1 试验装置
试验装置如图4所示,将O型橡胶密封体制成外径360 mm的圆环,置于上、下两块材料为C30混凝土的试模之间,圆环与上下试模间形成一个腔体,并可通过试模上的注水口向腔体中注水。上、下试模又置于用螺栓连接的槽钢之间,拧紧螺母使试模压缩橡胶件,并通过调节螺栓上的螺母来改变上、下试模间的缝宽,从而调整橡胶的压缩量。
3.2 试验方法
调节上下试模间的缝宽,用加压泵向空腔内加水,当水压达到0.1 MPa后持压120 min,观察持压过程中是否漏水,若漏水则停止试验并卸压,若不渗漏则继续加压至0.15 MPa和0.2 MPa,并持压观察漏水情况。
按此试验步骤分别对25 mm、23 mm和20 mm三种缝宽各进行六组水密性试验。
3.3 试验结果
O型橡胶密封件水密性试验结果见表1(注:同一种工况下只要有一组试件渗漏,结果即为渗漏)。
由表1可以看出,缝宽20 mm(压缩量18 mm)时,能耐0.2 MPa的水压;缝宽23 mm(压缩量15mm)时,能耐0.15 MPa的水压;缝宽25 mm(压缩量13 mm)时,能耐0.1 MPa的水压。试验结果与上述防水性能分析的结果基本吻合。同时,由试验结果可以看出,23 mm缝宽和20 mm缝宽两种情况相比,虽然缝宽只减小了3 mm,但是所能承受的水压增加了一倍,因此在实际工程应用中应准确控制接缝的宽度,即O型橡胶密封件的压缩量。
4 小结
结合O型橡胶密封件的有限元分析和水密性试验,得出如下结论:O型橡胶密封件在一定的压缩量下能够拥有大于0.2 MPa的抗水压能力,并且压缩应力较小,施工时轻松便捷,在密封防水工程中有较好的应用前景。同时由于压缩量对防水性能的影响较大,工程应用中应准确把握密封体的压缩量以达到使用要求。
参考文献
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橡胶密封件性能检测 篇3
关键词：密封材料;丁腈橡胶;浓缩液;乳化油
中图分类号：TQ336.42 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）26-0172-03
1 概 述
液压支架是保证整个工作面安全生产的重中之重，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架的升、降、推、移等基本动作都是由乳化泵站供给的高压液体即传动介质，通过各种阀控制立柱、千斤顶的伸缩来实现。
液压支架传动介质是液压系统中的重要组成部分，是整个综采工作面液压支架系统的“血液”，它保证了整个采煤工作面的安全顺畅采煤和工人的生命安全。液压支架传动介质分为乳化油、微乳液、浓缩液等。
目前，我国综采液压系统的工作介质常使用的是配比浓度为5%的浓缩液稀释液或乳化液。
密封材料是液压支架中关键零部件之一，实际工况下与传动介质接触频繁。如果传动介质与密封材料的相容性不佳，一定程度上会造成密封材料的物理和化学性能发生变化。这些变化在很大程度上影响密封材料在液压系统中的使用性能。井下液压系统的压力一般在30 MPa左右，一旦密封材料损坏，造成支架出现跑冒滴漏等现象，严重时会造成液压支架泄压，从而带来安全隐患。
因此研究分析液压支架传动介质对密封材料的性能影响具有很重要的意义。煤矿液压支架中采用的密封材料多由丁腈橡胶制备而成，因此本研究中采用丁腈橡胶作为基体材料，研究浓缩液和乳化油对其性能变化的影响。
2 实验方案
2.1 液压支架传动介质的选取
实验介质选用某矿区使用量较大的国内某品牌A浓缩液和国外某品牌B乳化油两种传动介质，实验材料都是从某矿工作面现场提取的原液。两种产品的各项性能指标都满足MT76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》的要求。
2.2 试样制备
2.2.1 基本配方
基本配方（质量份）：丁腈橡胶生胶100.00，氧化锌5.0，硬脂酸1.0，白炭黑10.0，防老剂（4010NA）1.5，防老剂（RD）1.0，炭黑（N330）50.0;葵二酸二丁酯7.0，促进（DM）1.5，促进剂（TMTD） 1.5，硫黄2.0，DCP2.0。
2.2.2 混炼工艺
丁腈橡胶试样制备时其开炼机的辊筒表面温度应保持（50±5 ℃），混炼按照下列程序进行：
①将辊距调至1.5 mm使丁腈橡胶生胶包辊，打开冷却水使水温保持在10 ℃，辊温控制在50 ℃左右，塑炼2 min。
②生胶包辊后，表面不开裂可以加入氧化锌、硬脂酸，一边切割两刀打三个三角包，薄通两遍并割胶翻炼，混炼3 min。
③加入防老剂，混炼3 min。
④将辊距调至2.0 mm加入1/2炭黑N330，混炼4 min。
⑤剩下的炭黑N330和增塑剂交替加入，左右交替割胶翻炼3次，混炼5 min。
⑥加入硫磺、DCP和促进剂继续割胶翻炼，待混炼均匀后薄通3遍，调整辊距至2.5 mm出片，4 min。混炼胶停放24 h后待用。
⑦将停放后的混炼胶在1.5 mm辊距下塑炼2 min，调整辊距至2.5 mm出片，并裁剪成长方形剪片放入模具中硫化，在170 ℃下硫化20 min，制成2 mm±0.2 mm厚的标准硫化胶试片。
2.3 实验仪器与设备
P3555B2型盘式硫化仪（北京环峰机械制造厂生产）;
Φ160×320双辊开炼机（上海橡胶机械一厂生产）;
XQLB-350×350平板硫化机（上海橡胶机械制造厂生产）;
CMT4104电子拉力机（深圳新三思公司生产）;
XY-1邵尔硬度计（上海橡胶机械制造厂生产）;
HD-10型厚度计（北京化工机修厂生产）。
2.4 传动介质对密封材料性能影响的实验方法
按煤炭行业标准MT76-2011《液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液》配制成浓度为5%的液压支架传动介质稀释液，并分别标记为1#-A浓缩液稀释液与2#-B乳化液，配液用水为蒸馏水。
丁腈橡胶试样质量、尺寸、硬度、拉伸性能、抽出物测定等性能的变化率实验方法依据GB/T1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》。
丁腈橡胶试样撕裂性能变化率的实验方法依据GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》。
丁腈橡胶试样压缩永久变形变化的实验方法依据GB/T7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》。
2.5 通用试验程序
将试样浸入盛有试验液体的磨口瓶中，并将装置放入已达到温度为40 ℃的恒温箱中。对于全浸试验，试样应距离容器内壁不少于5 mm，距容器底部和液体表面不少于10 mm。每组测试需用3个试样，分别间隔1天、3天、7天取样。试样分别标记为1#-1D、1#-3D、1#-7D、2#-1D、2#-3D、2#-7D。
在浸泡试验结束后，从恒温箱中取出试验装置，用滤纸擦去试样表面的黏性不挥发液体，在标准实验室温度下调节
30 min，进行相关测量。
2.6 测量数据
2.6.1 试样质量的变化
质量变化百分率为：
Δm100=（mi-m0）/m0×100%。
式中：m0为浸泡前试样在空气中的质量，单位为克（g）;
mi为浸泡后试样在空气中的质量，单位为克（g）。
2.6.2 试样尺寸的变化
长度变化百分率为：
Δl100=（li-l0）/l0×100%。
式中：l0为试样的初始长度，单位为（mm）;
li为试样浸泡后的长度，单位为（mm）。
宽度k和厚度h变化百分率计算公式与长度相同。
2.6.3 拉伸性能的变化
拉伸性能变化百分率：
（ΔX100）ΔX100=（Xi-X0）/ X0×100%
式中：X0为试样浸泡前的拉伸性能值;
Xi为试样浸泡后的拉伸性能值。
拉伸性能包括试样初始横截面积计算拉伸强度TS、拉断伸长率E和100%定伸应力T。
2.6.4 测定抽出物的变化
将浸泡后的试样在一个绝对大气压约20 kPa，温度为40 ℃的试验箱中干燥至恒重，即每隔30 min将试样称重一次，直至连续两次称量之差小于1 mg为止。
抽出物质的量以试样经浸泡并干燥后的质量与试样初始质量之差占试样初始质量的百分率表示。
2.6.5 撕裂性能
撕裂强度变化百分率：
（ΔT）ΔT=（Ti- T0）/ T0×100%
式中：
T0为试样浸泡前的撕裂强度;
Ti为试样浸泡后的撕裂强度，单位为千牛每米（kN/m）。
2.6.6 压缩永久变形
压缩永久变形：
C（%）=[（h0-h1）/（ho-hs）]×100%。
式中：
C为压缩变形;
h0为试验前试样厚度，mm;
hs为限制器的高度，mm;
h1为试样恢复后的厚度，mm。
3 结果分析
3.1 质量变化
浸泡前后试样质量的变化不仅反映出传动介质对丁腈橡胶的溶胀性能，同时说明丁腈橡胶在不同传动介质中的老化速率。丁腈橡胶在1#-A浓缩液稀释液与2#-B乳化液中分别浸泡不同天数后的质量率变化，如图1所示。
由图中可以看出，在同一浸泡天数对比中，浸泡在2#-B乳化液比浸泡在1#-A浓缩液稀释液试样的质量变化率都大，说明2#-B乳化液浸入橡胶较多，不利于丁腈橡胶密封件在乳化液环境下的质量稳定。
3.2 尺寸变化
浸泡后试样尺寸的变化不仅反映出传动介质与橡胶的互溶性能，同时说明了橡胶制品的抗老化性能。浸泡前后试样尺寸变化，见表1。
在同一浸泡天数对比中，浸泡在2#-B乳化液比浸泡在1#-A浓缩液稀释液试样的长度、宽度、厚度变化率都大，说明2#-B乳化液影响橡胶较多，不利于丁腈橡胶密封件在乳化液环境下的尺寸稳定。
3.3 拉伸性能变化
浸泡前后试样拉伸性能变化，见表3。
在同一浸泡天数对比中，浸泡在2#-B乳化液比浸泡在1#-A浓缩液稀释液试样的拉伸强度（TS）、100%定伸应力（T）、拉断伸长率（E）变化率都大，说明2#-B乳化液的浸入对丁腈橡胶弹性网络的影响更大，不利于丁腈橡胶密封件在乳化液环境下长期使用。
3.4 撕裂性能变化
在橡胶工业在与试样主轴平行的方向上，撕裂试片所需的最大力除以试片的厚度，单位为kN/m。它是橡胶所具备的一项重要物理性能指标。本实验选用直角撕裂强度进行浸泡前后对比试验。
浸泡前后试样撕裂性能变化，见表4。
在同一浸泡天数对比中，浸泡在2#-B乳化液比浸泡在1#-A浓缩液稀释液的试样撕裂强度变化率大，说明2#-B乳化液的浸入对丁腈橡胶抗撕裂性能的影响更大，不利于丁腈橡胶密封件在乳化液环境下长期使用。
3.5 抽出物的变化
试样中抽出物的多少决定了浸泡式样所浸入的液体数量，会严重影响丁腈橡胶密封件在现场的使用。浸泡前后试样抽出物比例，如图2所示。在同一浸泡天数对比中，浸泡在2#-B乳化液比浸泡在1#-A浓缩液稀释液试样的抽出物比例大，说明2#-B乳化液不利于丁腈橡胶密封件在乳化液环境下长期使用。
3.6 压缩永久变形
压缩永久变形是橡胶制品的重要指标之一，硫化橡胶压缩永久变形的大小，涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。
首先测定试样的原始高度，选择8 mm的限制器，然后把试样和限制器放于夹具中，均匀地压缩到规定的高度。压缩时，试样、限制器不能互相接触。将夹具放入烘箱中，升至100 ℃时开始计时。24 h后，从烘箱中取出夹具，在室温下冷却2 h，然后打开夹具，取出试样，在自由状态下停放1 h，测量试样压缩后的恢复高度。
浸泡前后试样压缩永久变形的实验数据，见表5。
在浸泡1#-A浓缩液稀释液的3组试样中，随着浸泡天数的增加，压缩永久变形与未浸泡试样相比变化不大，即使浸泡7天，压缩永久变形仅为6.1%（未浸泡的为5.5%），说明1#-A浓缩液稀释液对丁腈橡胶性能影响较小，不会破坏橡胶网络的弹性恢复。
在浸泡2#-B乳化液的3组试样中，随着浸泡天数的增加，压缩永久变形与未浸泡试样相比变化较大，为别为11.0%、19.5%、21.7%（未浸泡的为5.5%），说明2#-B乳化液对丁腈橡胶的弹性恢复影响较大，2#-B乳化液渗入到橡胶网络结构中，导致其弹性恢复能力明显降低。
4 结 语
将同样配方的丁腈橡胶分别浸泡在质量百分数为5%的A浓缩液稀释液与B乳化液相同的时间，经过B乳化液浸泡的丁腈橡胶质量、尺寸、硬度、拉伸性能、撕裂性能、抽出物比例、压缩永久变形与在A浓缩液稀释液浸泡的丁腈橡胶相比变化率更大，结果表明就浓缩液与乳化油两种传动介质，丁腈橡胶密封件更适合在浓缩液稀释液中长期使用。
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常规橡胶检测仪器有哪些 篇4
橡胶厂家在生产过程中少不了相关仪器帮助整个产品质量的提升，很多人知道产品需要仪器检测，却不知仅一款仪器是无法提升产品质量的，实际上，多款仪器共同检测才能达到一个更精确的水准。下面由昆山海达仪器为大家简单介绍五款最基本的橡胶检测仪器：
1.橡胶拉力试验机测试各种材料、半成品及成品的抗拉强度、抗压强度及伸长量，可做剥离、撕裂、抗弯、抗折、压缩等试验，适合金属、塑料、橡胶、纺织品、合成化学制品、电线电缆、皮革等行业使用。
2.橡胶耐黄老化试验机，热销胶带耐黄老化试验机可做二种测试：老化与耐黄变老化：本机可促进加硫橡胶之劣化，以计算加热前后拉力及伸长之变化率，一般认为在70 ℃下测试一天，理论上相当于暴露在大气中6个月的时间。
3.橡胶低温脆化试验机：用来考核和确定电工、电子、汽车电器、材料等产品，在低温环境条件下贮存和使用的适应性，适用于学校，工厂，军工，研位，等单位。
4.橡胶恒温恒湿试验箱：称恒温恒湿试验机、恒温恒湿实验箱、恒温机或恒温恒湿箱，用于检测材料在各种环境下性能的设备及试验各种材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能。适合电子、电器、通讯、仪表、车辆、塑胶制品、金属、食品、化学、建材、医疗、航天等制品检测质量之用。
5.橡胶冷热冲击试验箱：用来测试复合材料及材料结构，在瞬间下经及高温及极低温的连续环境下所能忍受的程度，即以在最短时间内试验其因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。适用的对象包括金属、塑料、橡胶、电子...等材料，可作为其产品改进的依据或参考。
橡胶密封件性能检测 篇5
1 实验部分
1.1 主要仪器设备
紫外荧光老化试验箱,广州瑞铭试验设备有限公司(采用波长UVA-340 nm的直型灯管,辐照度0.89W/m2);万能电子拉力试验机:AG IS 100 kN,日本岛津公司。
1.2 粘结拉伸试件的制备
从市场购得8个牌号的硅酮结构密封胶,其中单组分硅酮结构密封胶4个,编号:1#、3#、5#、7#;双组分硅酮结构胶4个,编号:2#、4#、6#、8#。
粘结拉伸试件形状和尺寸应符合GB16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》的要求(图1)[1],基材为玻璃板和铝板。
制作完成的粘结拉试件按GB 16776—2005中的要求进行养护。每一编号的试件样品制备25个试件,每5个试件为1组。
1.3 试验方法
老化试验参照标准ASTM G 154—2006《Standard Practice for Operating Fluorescent Li ghtApparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials》[2]的规定进行,每12 h为一个试验循环周期,包括紫外线辐照8h,其中黑板温度为(60±3)℃;冷凝水4 h,其中黑板温度为(50±3)℃。老化时间分别为300 h、1 000 h、3000 h、4 000 h和5 000 h,每一编号样品各取出1组试件进行试验。
拉伸粘结性试验按照GB 16776—2005的规定进行,测量每个试样的长宽高,以5 mm/min的速度将试样拉伸至破坏,得到最大粘结强度和最大粘结强度时的伸长率(取5个试样的平均值)。
2 结果与讨论
2.1 粘结拉伸强度变化
4种单组分硅酮结构密封胶试样的最大粘结强度随老化时间的变化趋势见图2。
如图2所示,4种单组分硅酮结构密封胶试样,经5 000 h人工加速老化试验后,粘结强度均≥0.45MPa,满足标准GB 16776—2005对幕墙用硅酮结构密封胶老化后强度的要求。1#、3#、5#、7#密封胶老化后的粘结强度值较初始值分别下降了约28%、30%、22%、32%,其中1#、3#试样粘结强度随老化时间延长呈线性下降,而5#、7#试样在老化初期粘结强度下降较快,3 000 h后粘结强度趋于平缓。随老化时间的延长,4种单组分硅酮结构密封胶粘结强度变化规律稍有不同,但都呈下降趋势。
4种双组分硅酮结构密封胶试样的最大粘结强度随老化时间的变化趋势见图3。
如图3所示,4种双组分硅酮结构密封胶试样,经5 000 h人工加速老化试样后,粘结强度同样≥0.45 MPa,即满足标准GB 16776—2005的要求。随着老化时间的延长,2#试样呈线性下降,经5 000 h老化试样后,粘结强度值较初始值下降了约40%;4#试样的粘结强度在老化初期大幅下降,1 000 h后下降速度减小,5 000 h时粘结强度值较初始值下降了约58%;6#和8#试样的粘结强度在老化初期小幅增加,随老化时间进一步延长又逐渐下降。随老化时间的延长,4种双组分硅酮结构胶粘结强度变化规律同样稍有不同,但从长期来看,都呈下降趋势。
2.2 伸长率变化
4种单组分硅酮结构密封胶试样最大粘结强度时的伸长率随老化时间的变化趋势见图4。
如图4所示,1#、5#、7#试样伸长率在老化试验进行初期有小幅下降,1 000 h后基本不变;3#试样伸长率在老化初期小幅上升,随老化时间的进一步延长,伸长率值逐渐趋于平缓。经5 000 h老化试验后,4种单组分硅酮结构密封胶的伸长率值与初始值相比,变化都很小。
4种双组分硅酮结构密封胶试样最大粘结强度时的伸长率随老化时间变化的趋势见图5。
如图5所示,2#试样伸长率在老化初期有小幅下降,1 000 h后伸长率值基本不变;4#试样伸长率在老化初期就迅速下降,1 000 h后伸长率仅为30%左右,这可能是由于4#试样本身在配方上与其他试样有较大的差异。6#、8#试样的伸长率在老化初期小幅上升,1 000 h后伸长率基本不变。经5 000 h老化试验后,2#、6#、8#试样的伸长率值与初始值相比,变化很小。
2.3 相对粘结强度和相对伸长率
从前面的老化试验结果可以发现,不同品牌的硅酮结构密封胶,粘结强度、伸长率随老化时间的变化规律存在一定共性。但由于各品牌结构胶的配方不同,其粘结强度和伸长率也不尽相同,虽有共性,但并没有得到统一的关系曲线。因此,本文在对上述数据进行进一步分析后,提出相对粘结强度和相对伸长率的概念。其中,相对粘结强度指不同老化时间的粘结强度值与标态下粘结强度值的比值,标态下的相对粘结强度值为1;相对伸长率指不同老化时间的伸长率值与标态时伸长率值的比值,标态下的相对伸长率值为1。8种硅酮结构密封胶的相对粘结强度随老化时间延长的变化趋势见图6。
如图6所示,8种硅酮结构胶中,4#胶的曲线明显偏离其余7个试样,考虑到4#试样本身在配方上与其他试样可能存在较大的差异,剔除4#试样后,其余7个试样的相对粘结强度随老化时间变化的关系曲线交叉在一起,可以进行归一化处理。取不同老化时间下7个试样相对粘结强度的平均值,对老化时间作图,并对曲线进行拟合。同理,将7个试样的相对伸长率也进行归一化处理,以相对粘结强度和相对伸长率的平均值,对老化时间作图,可得到图7所示的曲线。
如图7所示,从长期来看,相对粘结强度随老化时间延长呈线性下降的趋势,这与图2、图3中的结果基本一致。这表明,在整个紫外老化过程中,虽然交联与降解一直并存,但由于光、热以及水的共同作用,使得降解一直占据主导地位。相对粘结强度随老化时间的变化关系可按一次函数y=A+Bx进行拟合,详细参数列于表1。相对伸长率随老化时间延长,几乎不变,这与图4、图5中的结果也是基本一致的。
由表1可拟合得到结构胶相对粘结强度随老化时间变化的方程:
对任一既有建筑上使用的硅酮结构密封胶,其使用时间是已知的,通过测定其粘结强度,求出相对粘结强度,即可根据方程(1)推算结构胶自然老化结果相对应的实验室人工加速老化时间,及时掌握使用中的结构胶所处的老化阶段,从而推测幕墙工程的安全性、预测其剩余寿命。
3 结语
通过人工加速老化试验,得到结构胶力学性能随老化时间变化的数据,并对其进行归一化处理,得到的曲线能在一定程度上反映多数结构胶力学性能随老化时间变化的趋势。
只要掌握足够多的结构胶老化试验数据,并对其进行归一化处理,就可以对方程(1)进行完善,得到对实际工程中使用的大部分结构胶都适用的相对粘结强度与老化时间关系方程,从而为工程检测中评估既有建筑结构胶的耐久性提供有效的技术支持。同时,通过这样的方法还能帮助研究人员建立起实验室人工加速老化的结果和自然老化结果的对应关系,为后人评估既有建筑胶耐久性提供宝贵的数据。
参考文献
[1]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB16776—2005建筑用硅酮结构密封胶[S].北京:中国标准出版社,2005.
[2]ASTM G 154—2006 Standard Practice for OperatingFluorescent Light Apparatus for UV Exposure of NonmetallicMaterials[S].ASTM Special Technical Publication,2006.