橡膠密封材料在機械設備中起著關鍵作用，其老化失效會造成產品報廢，甚至造成事故和難以挽回的損失。因此，橡膠密封材料的老化機理、失效機制和壽命預測研究意義重大。橡膠密封材料的老化研究進展，包括橡膠密封材料的老化行為和老化機理，應力和介質對老化行為的影響，老化評價指標和預測方法，老化檢測技術，

01、老化行為和老化機理

 導致橡膠密封材料老化的環境因素主要是熱和空氣，其老化的實質是橡膠分子鏈的交聯或斷裂(簡稱斷鏈)，老化機理多為自動催化氧化機理。具體到不同種類的橡膠，發生的反應也不同。以NBR 為例，其丁二烯單元中含有一個不飽和雙鍵，熱氧老化過程以氧化交聯為主。ZHAO等對NBR在60、80、100、125℃下熱氧老化過程中結構和性能的變化進行了綜合考察，

除了本體變化以外，老化過程中橡膠內各種添加劑的變化也得到了研究者的重視。YANG等和LIU采用裂解-氣相色譜/質譜(Py-GC/MS)跟蹤NBR和HNBR中抗氧劑和增塑劑的含量隨老化時間的變化，并將添加劑含量與結構、性能指標進行對應。在HNBR中,增塑劑的作用更為顯著，

 02、應力和介質對老化的影響

橡膠密封材料使用時常處于受力狀態，并與潤滑油等介質接觸，因此其老化過程還要考慮應力和介質的影響。當承受應力作用時，橡膠分子鏈受到約束發生取向，分子鏈的反應活化能降低，老化進程加快。外加應力與升溫對HNBR的熱氧老化具有對等的加速作用。研究表明，外加應力并未改變NBR的老化機理，其老化實質仍然是分子鏈的交聯。

介質老化研究的常用方法是將橡膠浸泡在介質中，給予熱和空氣條件，然后與無介質浸泡的熱空氣老化進行對照。油介質的影響包括幾個方面：油的溶脹作用會導致橡膠體積、硬度、強度、延伸率和質量發生變化，甚至發生溶解，造成系統泄漏；橡膠中的油溶性添加劑會被油介質萃取出來，降低橡膠的穩定性；油中的極壓添加劑含有許多會劣化橡膠性能的化合物。因此,一般在有油介質存在的條件下，橡膠會受到油溶脹和氧化交聯的共同作用，穩定性和壽命都會下降。LIU等區分了商品潤滑油和基礎油對NBR熱氧老化的作用機理，熱氧老化過程中NBR交聯密度的變化

03、壽命評價指標和預測方法

老化產生的化學應力松弛、壓縮永久變形以及自動收縮均會減小接觸壓力，從而導致橡膠密封材料密封性能的喪失。橡膠材料的壽命評價指標一般為斷裂伸長率和壓縮永久變形量，以其值下降50%或70%作為臨界指標；也有以拉伸強度作為評價指標的例子。但這些評價指標并不適用于許多實際工況，有待進一步優化。壽命評價通常采用加速熱氧老化試驗進行。

常用的壽命預測方法主要包括Arrhenius方法、Dakin方法、曲線疊合法、動力學曲線法、P-T-t模型、老化溫度系數法等。橡膠制品的貯存壽命研究大多通過加速老化試驗進行。對于NBR、NR和SBR等墊片、皮碗、密封圈，加速老化試驗結果與自然老化結果相吻合。但是，也有一些橡膠制品的加速老化預測結果與自然貯存結果差異較大，原因包括老化機理不同、物理松弛的影響、油介質的溶脹效應。因此，準確判定實際使用條件下橡膠密封材料的壽命仍然是老化研究領域的挑戰性課題。

04、老化表征方法

橡膠在老化過程中會發生各種各樣的物理化學變化，其結構和性能的變化都可以表征橡膠的老化。常用的表征方法包括力學性能測定、化學結構分析、交聯密度測定、表面形貌觀測；但每種方法均只能反映出某一側面的信息，需要綜合分析才能了解老化過程的全貌。

開發在接近使用溫度的較低溫度下的高靈敏度老化檢測技術有助于規避壽命預測外推時機理變化帶來的風險。基于紅外光譜原位測定的老化評價方法，用紅外光譜實時監測NBR在熱氧老化過程中添加劑的逸出情況，并建立了添加劑含量(以添加劑-N=C=S基團的吸光度表征)與橡膠彎曲回復率和斷裂伸長率的關系，

備注：

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