臭氧相容性試驗(yàn)（Ozone Compatibility Test）是一種用于評(píng)估材料（尤其是高分子材料，如橡膠、塑料、涂層等）在臭氧環(huán)境下的耐久性和抗老化性能的測(cè)試方法。臭氧（O?）是一種強(qiáng)氧化性氣體，會(huì)加速材料表面氧化降解，導(dǎo)致開(kāi)裂、硬化、粉化或性能下降。該試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)部件、密封件、電纜絕緣層、建筑材料等領(lǐng)域。

1. 臭氧相容性試驗(yàn)的目的

• 模擬環(huán)境：模擬材料在高濃度臭氧環(huán)境中的長(zhǎng)期暴露（如戶外暴露、工業(yè)污染區(qū)域）。

• 評(píng)估抗老化性：測(cè)試材料抵抗臭氧侵蝕的能力，預(yù)測(cè)其使用壽命。

• 優(yōu)化配方：改進(jìn)材料配方（如添加抗臭氧劑）以提高耐候性。

• 質(zhì)量控制：驗(yàn)證材料是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求。

2. 常用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

以下是常見(jiàn)的臭氧相容性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

• ASTM D1171：《橡膠臭氧老化試驗(yàn)方法》（Standard Test Method for Rubber Ozone Cracking in a chamber）。

• ISO 1431：《橡膠或熱塑性橡膠 臭氧龜裂 試驗(yàn)方法》（Rubber, vulcanized or thermoplastic -- Resistance to ozone cracking）。

• GB/T 7762：《硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態(tài)拉伸試驗(yàn)》（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）。

• SAE J2020：汽車(chē)材料臭氧老化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

3. 試驗(yàn)方法與設(shè)備

(1) 試驗(yàn)設(shè)備

• 臭氧老化試驗(yàn)箱：可精確控制臭氧濃度、溫度、濕度和暴露時(shí)間。

• 試樣夾具：用于固定材料試樣，通常保持特定拉伸應(yīng)變（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）。

• 臭氧發(fā)生器：通過(guò)紫外線或電暈放電生成臭氧氣體。

• 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臭氧濃度、溫濕度等參數(shù)。

(2) 關(guān)鍵參數(shù)

• 臭氧濃度：通常為50~5000 ppb（ppb為十億分之一），根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定。

• 溫度：一般控制在40°C或室溫（不同標(biāo)準(zhǔn)要求不同）。

• 拉伸應(yīng)變：試樣需施加一定拉伸應(yīng)力（如5%~30%應(yīng)變），模擬實(shí)際使用中的形變。

• 暴露時(shí)間：從幾小時(shí)到數(shù)千小時(shí)不等，加速老化測(cè)試可縮短時(shí)間。

4. 試驗(yàn)步驟

1. 樣品制備：

• 制備標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣（如啞鈴狀、矩形片材）。

• 清潔表面，去除油脂或雜質(zhì)。

2. 預(yù)處理：

• 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（如23°C、50% RH）下調(diào)節(jié)試樣至恒重。

3. 試驗(yàn)設(shè)置：

• 將試樣固定在試驗(yàn)箱內(nèi)，施加規(guī)定拉伸應(yīng)變。

• 設(shè)定臭氧濃度、溫度、濕度、暴露時(shí)間。

4. 暴露測(cè)試：

• 啟動(dòng)試驗(yàn)箱，持續(xù)暴露試樣。

• 定期檢查試樣表面變化（如裂紋、變色）。

5. 結(jié)果評(píng)估：

• 目視檢查：觀察是否出現(xiàn)臭氧龜裂（裂紋數(shù)量、長(zhǎng)度、深度）。

• 儀器測(cè)量：使用顯微鏡或圖像分析軟件量化裂紋擴(kuò)展。

• 性能測(cè)試：測(cè)試暴露后材料的物理性能（拉伸強(qiáng)度、彈性等）。

5. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 橡膠制品：輪胎、密封圈、軟管、減震器。

• 塑料制品：汽車(chē)內(nèi)飾、戶外電纜、建筑防水材料。

• 涂層與涂料：評(píng)估抗臭氧導(dǎo)致的褪色或粉化。

• 醫(yī)療器械：硅膠部件在醫(yī)療環(huán)境中的耐候性。

6. 常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

• 問(wèn)題1：試樣未出現(xiàn)明顯龜裂

• 原因：臭氧濃度不足、暴露時(shí)間過(guò)短或材料本身耐臭氧性強(qiáng)。

• 解決：提高臭氧濃度或延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，優(yōu)化配方（如添加抗氧劑）。

• 問(wèn)題2：龜裂速度過(guò)快

• 原因：臭氧濃度過(guò)高、拉伸應(yīng)變過(guò)大或材料配方缺陷。

• 解決：調(diào)整測(cè)試條件，改進(jìn)材料工藝（如增加炭黑填充）。

• 問(wèn)題3：試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用不符

• 原因：試驗(yàn)條件未模擬真實(shí)環(huán)境（如溫濕度差異）。

• 解決：結(jié)合戶外暴露試驗(yàn)或多因素加速老化測(cè)試。

7. 注意事項(xiàng)

• 試樣代表性：試樣需與實(shí)際產(chǎn)品材料、加工工藝一致。

• 參數(shù)一致性：嚴(yán)格控制臭氧濃度、溫度、濕度等變量。

• 安全防護(hù)：臭氧對(duì)人體有害，試驗(yàn)需在通風(fēng)櫥或密閉環(huán)境中進(jìn)行。

• 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性：根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)選擇適用的國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)臭氧相容性試驗(yàn)，可有效預(yù)測(cè)材料在臭氧環(huán)境中的老化行為，為材料選擇、配方改進(jìn)和產(chǎn)品可靠性提升提供科學(xué)依據(jù)。