在汽車、航空航天、石油化工、家電和建筑等領域，橡膠密封件（如O型圈、墊片、油封、門窗密封條）扮演著至關重要的“守護者”角色。它們的主要功能是防止液體（油、水）或氣體（空氣、制冷劑）的泄漏，隔絕灰塵和濕氣，確保系統的密封性、安全性和效率。然而，橡膠作為一種高分子彈性體，其性能會受到環境因素的顯著影響，其中臭氧（O?） 是導致橡膠老化開裂的“隱形殺手”。尤其是在含有電火花、高壓放電或紫外線輻射的環境中（如電機、變壓器、汽車引擎艙、復印機附近），空氣中的氧氣（O?）極易轉化為活性極強的臭氧。為了評估橡膠密封件在含臭氧環境下的耐久性，國際標準化組織制定了 ISO 1431-1《硫化或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態拉伸法》 標準，為橡膠材料的抗臭氧性能提供了權威的測試方法。

一、 什么是臭氧對橡膠的危害？

臭氧是一種強氧化劑，其化學活性遠高于氧氣。當臭氧與暴露在空氣中的橡膠表面接觸時，會優先攻擊橡膠分子鏈中的不飽和雙鍵（如天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠中的C=C鍵）。

• 反應機理： 臭氧分子與雙鍵發生反應，導致橡膠分子鏈斷裂。

• 主要表現： 在應力作用下，橡膠表面會形成與應力方向垂直的、細密的裂紋，這種現象被稱為“臭氧龜裂”（Ozone Cracking）。

• 危害： 這些裂紋不僅影響外觀，更會迅速加深、擴展，最終導致密封件完全失效，引發泄漏、系統故障甚至安全事故。值得注意的是，即使空氣中臭氧濃度極低（低至0.001 ppm），在應力作用下也能引發龜裂。

二、 ISO 1431-1標準概述

ISO 1431-1 是評估橡膠材料耐臭氧性能最經典、應用最廣泛的國際標準，中國的等效標準為 GB/T 7762-2003。

• 標準全稱： 《硫化或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態拉伸法》

• 核心目的： 規定在靜態拉伸應變和恒定臭氧濃度的環境下，測定橡膠試樣出現龜裂的時間或龜裂等級，以評價其耐臭氧老化性能。

• 方法特點： “靜態拉伸法”意味著試樣在測試過程中被固定在一個恒定的拉伸狀態，不進行往復運動。這模擬了密封件在安裝后長期處于壓縮或拉伸變形下的實際工況。

三、 為何橡膠密封件必須進行耐臭氧測試？

1. 預防突發性失效： 臭氧龜裂具有突發性和隱蔽性，一旦發生，密封功能會迅速喪失。

2. 保障系統安全： 在汽車、飛機、化工廠等關鍵領域，密封件失效可能導致燃油泄漏、液壓系統失靈、有毒氣體外泄等嚴重事故。

3. 延長產品壽命： 選擇耐臭氧性能優異的橡膠材料（如三元乙丙橡膠EPDM、氯丁橡膠CR、氟橡膠FKM），可顯著延長密封件的使用壽命。

4. 材料篩選與質量控制： 用于比較不同橡膠配方、不同防老劑體系的優劣，是原材料采購和生產過程質量控制的重要手段。

5. 滿足行業規范： 汽車、航空等行業標準（如SAE、ASTM）常引用ISO 1431-1作為材料性能要求。

四、 ISO 1431-1測試原理與方法

1. 測試設備

• 臭氧老化試驗箱： 核心設備，能精確控制箱內的臭氧濃度、溫度和濕度。箱內裝有臭氧發生器和濃度監測儀。

• 試樣架： 用于固定和拉伸啞鈴狀或直條狀的橡膠試樣。

2. 關鍵測試參數

這些參數根據橡膠類型、應用場景和客戶要求設定：

• 臭氧濃度（Ozone Concentration）：

• 單位：pphm（parts per hundred million，百萬分之一百）或 ppm（parts per million）。

• 常見濃度：25 pphm, 50 pphm, 100 pphm, 200 pphm, 1000 pphm。

• 注意： 1 pphm = 0.01 ppm。濃度越高，老化越快。

• 拉伸應變（Strain）：

• 將試樣拉伸至其原始長度的百分比。

• 常見應變：10%, 20%, 30%, 40%。

• 應變越大，越容易誘發龜裂，測試越嚴酷。

• 測試溫度（Temperature）： 通常為室溫（23°C或25°C），也可根據需要設定其他溫度（如40°C）。

• 測試時間（Exposure Time）： 根據預期性能設定，如24h, 48h, 72h, 96h, 168h（7天）或更長。

3. 測試流程

1. 試樣制備：

• 從待測橡膠材料上裁取啞鈴型（Type 1或Type 2）或直條型試樣。

• 試樣需在標準溫濕度下調節至少16小時。

2. 施加應變：

• 將試樣安裝在特制的試樣架上，并在無臭氧的環境中將其靜態拉伸至規定的應變值（如20%），然后固定。

3. 放入試驗箱：

• 將已拉伸的試樣連同試樣架一起放入預熱并已設定好臭氧濃度的試驗箱內。

4. 開始測試：

• 啟動試驗，試樣在恒定的臭氧濃度、溫度和拉伸應變下暴露。

5. 定期檢查：

• 在規定的時間點（如24h, 48h, 72h...），將試樣從箱中取出（避免光照），在標準光照條件下，用放大鏡（通常5-10倍）觀察其表面。

6. 結果評定：

7. 方法一：記錄龜裂出現時間

• 記錄試樣表面出現第一條肉眼可見裂紋的時間。

• 時間越長，耐臭氧性能越好。

8. 方法二：龜裂等級評定（按ISO 13073或類似標準）

• 根據裂紋的數量、深度和長度進行評級，通常分為0-5級：

• 0級： 無裂紋。

• 1級： 微小裂紋，長度<0.1mm，數量極少。

• 2級： 可見裂紋，長度0.1-1mm。

• 3級： 明顯裂紋，長度1-10mm。

• 4級： 大量裂紋，長度>10mm。

• 5級： 嚴重龜裂，裂紋相互連接，材料可能斷裂。

• 通常要求在規定時間內（如96h）裂紋等級不超過1級或2級。

•