热空气老化试验
热空气老化试验（Hot Air Aging）
Section titled “热空气老化试验（Hot Air Aging）”一、测试目的
Section titled “一、测试目的”在高温空气中加速材料的热氧化过程，通过老化前后的性能对比推算材料的耐热老化性能与使用寿命。热空气老化主要引起：
- 橡胶：交联密度上升（变硬变脆）或断链（变软发粘）
- 塑料：增塑剂迁移挥发、分子链降解、黄变
二、适用范围
Section titled “二、适用范围”硫化橡胶、热塑性弹性体、塑料、绝缘材料、密封件、胶管、电缆护套。
三、核心标准
Section titled “三、核心标准”| 标准号 | 标准名称 |
|---|---|
| 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 |
| GB/T 7141 | 塑料 热空气曝露试验方法 |
| ISO 188 | Rubber, vulcanized or thermoplastic - Accelerated ageing and heat resistance tests |
| GB/T 2951.12 | 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第12部分：通用试验方法 热老化试验方法 |
📖 相关标准链接
Section titled “📖 相关标准链接”| 标准号 | 标准解读 | 标准原文 |
|---|---|---|
| GB/T 3512 | 解读 → | 原文 → |
四、试验条件
Section titled “四、试验条件”1. 老化温度与典型时长
Section titled “1. 老化温度与典型时长”| 材料类型 | 典型温度 | 典型时长 |
|---|---|---|
| 天然橡胶 | 70 ℃ | 72 h / 96 h / 168 h |
| 丁腈橡胶 | 100 ℃ | 72 h |
| 硅橡胶 | 200 ~ 250 ℃ | 24 h / 72 h |
| 氟橡胶 | 250 ~ 275 ℃ | 24 h / 70 h |
| 通用塑料 | 按使用温度 +20 ~ 30 ℃ | 依标准 |
| PVC 电缆料 | 100 ℃ / 135 ℃ | 168 h / 240 h（GB/T 2951.12） |
温度选择原则：老化温度应高于使用温度但不宜过高（塑料不宜超过其熔点/软化点附近），否则失效机理改变，外推无效。
2. 老化箱要求
Section titled “2. 老化箱要求”| 参数 | 要求 |
|---|---|
| 温度均匀性 | ± 1 ℃（工作室内） |
| 温度波动度 | ± 1 ℃ |
| 换气率 | 3 ~ 10 次/h（必须测定并记录） |
| 空气流速 | 0.5 ~ 1.5 m/s（流过试样表面） |
| 试样间距 | ≥ 10 mm，不得相互接触 |
| 室内体积占比 | 试样总体积 ≤ 工作室容积的 10 % |
换气率是核心参数：换气不足会导致降解产物堆积、氧化被抑制，试验结果偏乐观。必须按标准方法实测换气率。
五、试验程序
Section titled “五、试验程序”┌──────────────────────────────────────────────────────────┐│ 1. 测定换气率：按标准方法（如示踪气体或流量计算） ││ ↓ ││ 2. 初始检测：拉伸强度、断裂伸长率、硬度基线 ││ ↓ ││ 3. 装样：悬挂或平放，互不接触，距壁 ≥ 50 mm ││ ↓ ││ 4. 升温老化：按规定温度与时长运行（门开启次数最少化） ││ ↓ ││ 5. 恢复：取出后在标准环境恢复 ≥ 16 h（橡胶） ││ ↓ ││ 6. 后检：复测同一指标，计算保留率 │└──────────────────────────────────────────────────────────┘六、评价指标
Section titled “六、评价指标”| 指标 | 计算 | 典型要求 |
|---|---|---|
| 拉伸强度变化率 | (σ后 - σ前)/σ前 × 100 % | ±25 % 内 |
| 断裂伸长率变化率 | (ε后 - ε前)/ε前 × 100 % | 变化率 ≤ ±30 %，或保留率 ≥ 70 % |
| 硬度变化 | ΔHA | ≤ ±10 HA |
| 质量变化 | (m后 - m前)/m前 × 100 % | 反映挥发与吸氧 |
| 外观 | 目视 | 无裂纹、无发粘、无明显变色 |
七、影响因素与注意事项
Section titled “七、影响因素与注意事项”- 换气率必须记录：这是热空气老化最容易被忽略、影响最大的参数。
- 试样间隔：试样相互接触会造成局部降解产物浓度高，结果偏高（性能保留率虚高）。
- 恢复时间：橡胶老化后需在标准环境恢复 16 h 以上再测，立即测量会因余热导致读数偏低。
- 温度均匀性验证：空箱与满载时温度分布不同，需在装载状态下验证。
- 寿命推算：可用 Arrhenius 外推法（至少 3 个温度点），但外推温度范围不宜超过 30 ℃。
- 与臭氧老化的区别：热空气老化是整体氧化，臭氧老化是应力下的表面龟裂，两者不可互替。
体系归属：材料试验 / 老化与耐候试验