摘要：老化是橡胶在使用或存储过程中其外观、性能随时间而逐渐变化的现象。本文利用VAC-V2压差法气体渗透仪对经历老化试验后的橡胶以及未老化橡胶的氮气透过量进行测试，研究老化对橡胶的气体阻隔性的影响，并介绍了试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容，为橡胶的气体阻隔性能的研究与测试提供参考。

关键词：橡胶、老化、氮气透过量、气体阻隔性、压差法、压差法气体渗透仪

1、意义

橡胶被广泛应用在航空航天、武器装备、汽车、船舶、精密机械、石油化工、电力电器等领域，在应用过程中，受光照、热量、雨水、雪、氧气及各种机械应力及化学腐蚀等环境、外力的破坏，橡胶易出现老化，即化学结构遭到破坏，外观变得粗糙，力学性能下降。这种老化现象是影响橡胶使用寿命的重要因素。很多橡胶产品，如轮胎内胎、用作密封材料的橡胶产品等，除了良好的力学性能外，还应具有较低的透气性能。本文通过对老化前后的橡胶的气体透过量的测试，对比老化对橡胶气体阻隔性能的影响。

2、试验样品

本次试验以某品牌轮胎橡胶为试验样品，分别测试其老化前及老化后的氮气透过量。

3、试验依据

本文采用压差法原理对样品进行测试，试验过程参考GB/T 7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶 透气性的测定》。

4、试验设备

本文采用VAC-V2压差法气体渗透仪为试验设备，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理

基于压差法原理的检测设备是根据压力传感器所测得的因气体渗透而引起的气体压力变化情况得到材料的气体透过量，因此可测试多种气体的透过量。试验时，试样装夹在设备的测试腔之间，将测试腔分成上、下两个腔，上腔充填的是试验气体，下腔通过抽真空形成真空环境，上腔气体通过试样渗透到下腔中，引起下腔中气体压力发生变化，通过对下腔压力随渗透时间变化情况的监测，可得到材料的气体渗透性能相关参数。所测得样品的气体透过量高，说明气体在材料中的渗透能力较强，材料对气体的保存能力或阻隔性较差；气体透过量较低，则材料对气体的阻隔性较高。

4.2 设备参数

设备的测试范围为0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可达到0.1 Pa；控温范围为5℃ ~ 95℃，控温精度为±0.1℃；控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH，可满足不同试验条件下的检测需求；有三个完全独立的试验腔，可同时测试三种相同或不同的试样；可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端测试条件下的试验结果；经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试；提供标准膜进行快速校准，保证检测数据的准确性和通用性；支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。

4.3 适用范围

(1) 本设备专业用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的气体透过率、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料。片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本设备还可扩展到航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。

(3) 本设备适用于多种气体的透过率测试，如氮气、氧气、二氧化碳、氦气、空气等。

(4) 本设备满足多项国家和国际标准，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5、试验过程

(1) 从未老化的样品表面裁取3片直径为97 mm的试样，通过“涂抹油脂-放滤纸-装样-拧紧测试腔盖”的顺序装夹好试样。

(2) 设备连接氮气气源。在控制软件上设置试样名称、试验温度、湿度、试验模式等参数信息，点击试验选项，打开真空泵，试验开始。设备按照设定的参数进行试验，并在试验结束后显示试验结果。

(3) 按照上述操作测试老化后样品的氮气透过量。

6、试验结果

取每种样品的3片试样测试结果的算术平均值作为该样品的氮气透过量。老化前样品的氮气透过量为24.893 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，老化后样品的氮气透过量为20.746 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、结论

从试验结果来看，测试结果的精度较高，老化后样品的氮气透过量低于老化前样品的氮气透过量，这说明本次试验所测试的橡胶样品经老化后对氮气的阻隔性能并未下降，反而有所升高，这种现象可能与样品在老化过程中分子链发生交联反应有关。从试验过程来看，试验参数的控制稳定，保证了测试结果的准确性，一次试验测试了3个试样，提高了试验效率。