南京某橡塑有限公司找到我们想要测一橡胶圈的拉伸性能，经过与我们工程师的沟通，我们了解到因为这批橡胶圈设计的应用环境是在高温高应力环境里工作，所以需要了解其实应该是其热拉伸应力性能。热拉伸应力性能是衡量硫化橡胶制品使用寿命的一项重要的物理性能。在不同的环境、不同载荷等的条件下，特别是在高温环境下，产生的应力不同，都会影响橡胶圈的使用寿命。

一、需求背景

目前我国有关硫化橡胶的热拉伸应力试验方法标准并没有出台，可供参考的GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》里面测定的指标，也只有常温工作环境下的拉伸强度、拉断伸长率、定伸应力、定应力伸长率、屈服点拉伸应力和屈服点伸长率这些。还有GB/T 13939-2014《硫化橡胶 热氧老化试验方法 管式仪法》给出也只是硫化橡胶在高温和高压氧气环境中进行加速老化的试验方法。这批橡胶圈需要测试的需求应该是硫化橡胶的Gough-Joule效应，也就是要了解在恒应力下的硫化橡胶随着测试温度的升高而收缩，在恒定应变下的试样产生增加的应力变化情况。

二、试验设计思路

由于国内没有专门检测硫化橡胶热拉伸应力的方法标准，但是国际标准组织早就对该试验出台了相关的方法标准，那就是 ISO 12493:2017《硫化橡胶 热拉伸应力的测定》。该标准的试验原理就是在标准实验室温度下，以拉伸模式将试样保持在恒定的预应变下。然后当给定的预应变引起的预应力达到表观平衡值时，使试样温度升高。在不同预应变条件下，测量在高温下产生的热应力随时间的变化情况。所以，我们便推荐参考 ISO 12493:2017来检测这批橡胶圈的热拉伸应力性能。

三、试验方案

1.试验设备

此次试验要用的仪器主要为热应力试验机、温控室、宽度和厚度测量装置。其中热应力试验机是用于测量受热时橡胶材料产生的热应力的试验机，如下图所示：

装置调节使用两个夹具将试样保持在温控室中，上夹具连接到测力传感器，下夹具连接到横梁。用马达驱动螺杆操纵横 梁，以在试样上施加预应变。当温度升高时，产生的热应力传递到力值传感器并记录输 出，以给出应力随时间的变化。试验机应符合GB/T 17200中1级力值精度，机器应以（20±2.5）mm/min的速度将预 应变设定在±0.1范围内。温控室应能够以至少 30℃/ min 的速率升高温度，并将试样保持在 GB/T 2941 规定的所需温度。腔室的适宜容积应为3L至5L。温度传感装置应位于试样附近的腔室内宽度和厚度测量装置 测量试样厚度和宽度的装置应符合 GB/T 2941 的规定。

2.试验条件

（1）推荐测试的温度设置为60℃、100℃ 和140℃。

（2）推荐预应变可以设置为 0.2、0.4 和 0.6。

3.试样制备

每组测试条件下要求应不少于 3 个试样。试样应由平板模压切割而成，厚度应为（2±0.2）mm。试样表面应光滑且规则。试样停放应符合GB/T 2941，其形状和尺寸如下图：

在硫化与测试之间的间隔期间，试样应尽可能避光。在测量和测试之前，试样应在标准实验室温度下调节至少 3h。如果测试要在标准实验室温度以外的起始温度下进行，试样应在测试前，立即在测试温度下调节一段时间，以确保达到测试温度（见 ISO23529）。

4.试验步骤

在标准实验室温度下，将试样安装在夹具中，并以（20±2.5）mm / min 的速度将其拉至所需的预应变，如图3所示。

将试样保持在恒定的预应变下，直到由预应变产生的预应力达到表观平衡值。时间约需 30min。然后，将负荷装置归零，并将温度升高到所需的测试温度。在加热开始后，立即记录热应 力（指定为零时间）。监测热应力随时间的发展和衰减。测试保持时间不小于 30min。除另有规定,测试至少三个温度下的结果，每个温度下有三个预应变。

5.试验结果表示

绘制试样热应力随时间的函数图。得到最大热应力、最大热应力的时间和特定时间的热应力，应取 20min。

六、总结及反馈

我们在做硫化橡胶检测时，其中的热拉伸应力试验可以帮助我们掌握材料的拉伸变形趋势，生产企业通过试验报告得到的数据来比较不同材料的多向拉伸性能，并结合高低温气候试验研究热成型产品的热拉伸率与气候试验收缩变形的关系，以此用来定量地比较不同材料之间的成形能力差异，从而明确地掌握该种材料的成形能力范围，指导生产工艺。

企业在采购不同批次的原材料时，可重点对其热拉伸应力性能进行比较，这样就可以更好的防止因原材料质量的参差不齐造成产品质量波动，从而有效保证生产的稳定性。