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压缩永久变形率(Compression Set)是衡量硅胶泡棉在持续受压后无法恢复的形变程度,反映材料的弹性保持能力。其计算公式为:
压缩永久变形率(%)=初始厚度−压缩限制厚度初始厚度−恢复后厚度×100%
例如,某泡棉初始厚度为10mm,压缩至6mm后保持24小时,恢复后厚度为8mm,则变形率为:
10−610−8×100%=50%
该值越低,材料弹性恢复能力越强
国际标准:
ISO 815:分高温(Method A)和低温(Method B)测试,规定压缩率(15%-35%)和温度(70℃-150℃)。
ASTM D395:分为恒定形变(Method A)和恒定应力(Method B)两种模式,适用温度范围-65℃~300℃。
中国标准:
GB/T 7759.1-2015:等效ISO 815,适用于常温及高温(-25℃~200℃)。
GB/T 7759.2-2014:针对低温(-70℃~0℃)环境下的变形率测试。
美国标准:
ASTM D1056:针对海绵橡胶,规定压缩率50%下70℃×24h的测试条件
步骤1:试样制备
形状:标准圆柱体(直径29mm±0.5mm,厚度12.5mm±0.5mm)或哑铃型。
切割:使用CNC设备确保尺寸公差≤5%
步骤2:预处理
环境:23±2℃、50±5%RH下调节72小时,消除应力。
老化处理:部分标准要求先进行热老化(如70℃×24h)
步骤3:压缩加载
压缩率:通常为25%(ASTM D395)或50%(GB/T 7759)。
夹具:平行板夹具,温控精度±0.5℃,氮气防护防止氧化
步骤4:恒温保持
时间:22-24小时(常规)或1000小时(加速老化)。
温度:70℃(高温场景)、-40℃(低温场景)
步骤5:恢复测量
恢复时间:标准环境(23℃/50%RH)静置30分钟。
测量工具:数字测厚仪(精度0.01mm)或三维形貌仪(分辨率0.01μm)
步骤6:数据处理
公式计算:按上述公式得出变形率。
数据验证:多次测量取平均值,不确定度控制在5%以内
温度控制:
高温测试(如150℃)需确保温控精度±0.5℃,避免热梯度影响结果。
低温测试(如-60℃)需使用液氮速冷系统
压缩率选择:
动态密封件:15%-20%压缩率。
静态密封件:30%-50%压缩率
恢复条件:
恢复时间不足会导致数据偏差,需严格按标准执行(如ASTM D395要求30分钟)
新能源汽车电池密封:
测试条件:150℃×24h,压缩率50%。
要求:变形率≤5%(参考某车企标准)
医用呼吸面罩:
测试条件:121℃高压灭菌循环(模拟消毒)。
优化方案:采用低硬度硅胶(邵氏40A),变形率从35%降至15%
问题1:变形率超标
原因:硫化不足或填料比例过高。
方案:优化硫化体系(如铂金催化剂),降低填料含量
问题2:数据波动大
原因:试样厚度不均或压缩力不恒定。
方案:使用自动厚度补偿夹具,确保压缩力稳定性
硅胶泡棉压缩永久变形率的测试需严格遵循ISO 815、ASTM D395或GB/T 7759等标准,重点控制试样制备、压缩条件及恢复环境。通过优化材料配方(如添加纳米填料)和工艺参数(如二段硫化),可显著降低变形率,提升产品可靠性。实际应用中需结合具体场景(如高温、低温或动态密封)选择测试条件,并借助专业设备确保数据准确性。