再生橡胶老化测试

1. 概述

再生橡胶老化测试是通过模拟自然或加速老化环境，评估再生橡胶（由废旧橡胶制品回收处理制得）在热、氧、臭氧、紫外线等因素作用下性能衰减程度的专业检测方法。再生橡胶因成本低、资源利用率高，广泛应用于轮胎翻新、工业制品、建筑材料等领域，但其老化性能受原料杂质、加工工艺（如脱硫程度、添加剂配比）影响显著。测试通过量化老化前后物理力学性能（如拉伸强度、断裂伸长率）、化学结构（如交联密度、抗氧化剂残留）的变化，为再生橡胶配方优化（如添加抗老化助剂）、工艺改进及使用寿命评估提供依据，是保障再生橡胶制品可靠性的关键环节。

2. 测试目的

• 性能衰减评估：测定再生橡胶在老化后拉伸强度、硬度、弹性等指标的保留率，判断其是否满足使用要求（如轮胎翻新用再生橡胶老化后拉伸强度保留率需≥60%）。
• 耐老化性分级：通过加速老化试验（如 70℃×72h 热空气老化），区分再生橡胶的耐老化等级，指导不同老化风险场景的应用（如户外用再生橡胶制品需通过紫外老化测试）。
• 配方优化验证：评估抗老化剂（如防老剂 D、4010NA）、填料（如炭黑、白炭黑）对再生橡胶耐老化性能的提升效果，例如添加 3% 抗氧化剂可使老化系数从 0.5 提升至 0.8。
• 失效风险预警：识别再生橡胶因脱硫不彻底、杂质残留（如金属屑、纤维）导致的异常老化（如臭氧环境下的龟裂失效），避免制品早期老化开裂（如再生橡胶密封件使用半年后失去弹性）。

3. 适用范围

应用领域	再生橡胶制品	核心老化风险	检测重点
轮胎与制品翻新	轮胎胎面胶、内胎、垫带	热氧老化（行驶生热）、臭氧老化（龟裂）	拉伸强度保留率、龟裂等级（GB/T 13642）
工业与建筑	橡胶地砖、防水卷材、减震垫块	紫外老化（户外暴晒）、湿热老化（霉菌侵蚀）	色差 ΔE、质量变化率（GB/T 16259）
汽车与机械	底盘衬套、防尘罩、密封垫片	油氧协同老化（接触润滑油）、微动老化（振动摩擦）	耐油老化后硬度变化、压缩永久变形（ASTM D471）
包装与日用	橡胶密封圈、缓冲垫、瓶盖垫片	温湿度循环老化（潮湿环境）、化学介质侵蚀	吸湿率、溶剂浸泡后断裂伸长率保留率

4. 测试方法

4.1 热空气老化测试（核心方法）

• 标准依据：GB/T 3512《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》
• 步骤：
  1. 制备哑铃型试样（GB/T 528），测量原始拉伸强度（MPa）、断裂伸长率（%）、硬度（HA）。
  2. 将试样放入热空气老化箱（温度精度 ±1℃，如 70℃/100℃），老化时间 24-168h（根据制品使用场景选择）。
  3. 取出后停放 16h，重新测试老化后性能，计算老化系数（老化后拉伸强度 × 老化后断裂伸长率 / 原始值，≥0.6 为合格）。

4.2 臭氧老化测试（GB/T 13642）

• 适用：评估再生橡胶抗臭氧龟裂能力（臭氧浓度 50±5pphm，温度 40±2℃，拉伸 20% 应力）。
• 判定：
  • 无龟裂（0 级）：适合高臭氧环境（如电机密封件）；
  • 轻微龟裂（1-2 级）：限用于低臭氧场景。

4.3 紫外老化测试（GB/T 16422.3）

• 模拟户外暴晒：紫外灯（340nm 波长）照射，辐照度 50W/㎡，循环条件（光照 8h / 冷凝 4h），测试老化后色差（ΔE≤5）及力学性能保留率（如再生橡胶地砖需≥70%）。

4.4 化学与微观分析

• 交联密度检测：
  • 溶胀法（GB/T 1681）：通过甲苯溶胀平衡状态计算交联密度，老化后交联密度下降＞20% 提示老化严重。
• 成分分析：
  • FTIR 红外光谱：检测老化后抗氧化剂特征峰（如防老剂 1010 的 1730cm⁻¹ 峰）强度变化，判断助剂损耗程度。
  • TGA 热重分析：对比老化前后热分解温度，若初始分解温度下降＞20℃，表明分子链氧化断裂。

4.5 耐油 / 耐溶剂老化测试（ASTM D471）

• 流程：试样浸泡于指定介质（如 NBR 再生橡胶浸柴油 72h），测量体积变化率（≤15%）、硬度变化（±10HA 以内），评估再生橡胶在油类环境中的老化稳定性。

5. 常用标准组分

• 国内标准：
  • 基础老化：
    • GB/T 3512《热空气老化试验》
    • GB/T 13642《臭氧老化试验方法》
  • 应用专用：
    • HG/T 3787《再生橡胶用抗氧剂检测方法》
    • GB/T 29644《废旧橡胶再生利用 术语》（再生橡胶老化相关定义）
• 国际标准：
  • ISO 10965《Rubber, vulcanized - Determination of the effect of heat - accelerated ageing or heat resistance》（热老化国际规范）
  • ASTM D573《Standard Test Method for Rubber Property - Degradation in an Air Oven》（美标热空气老化测试）
• 检测设备：
  热空气老化箱、臭氧老化试验箱、紫外老化试验箱、万能材料试验机、傅里叶红外光谱仪（FTIR）。
• 评定指标：
  拉伸强度保留率（%）、老化系数（≥0.6）、龟裂等级（0-4 级）、色差 ΔE、交联密度变化率（%）。