氯磺化聚乙烯材料性能綜合測試指南

引言
氯磺化聚乙烯（CSM）作為一種重要的特種合成橡膠，因其優異的耐候性、耐臭氧性、耐化學介質性及良好的物理機械性能，廣泛應用于電線電纜、膠管膠帶、防水卷材、防腐涂料等領域。為確保其制品滿足特定工況下的性能要求，系統、規范的性能測試至關重要。本指南概述了氯磺化聚乙烯材料的關鍵性能指標及其標準化測試方法。

一、 物理機械性能測試

• 硬度測試 (邵氏A/D)： 依據標準方法（如 ASTM D2240, ISO 7619-1），使用邵氏硬度計測量材料的表面硬度，表征其抵抗壓入變形的能力。硬度是反映材料硫化程度和配方設計的重要參數。
• 拉伸性能測試： 依據標準（如 ASTM D412, ISO 37），使用萬能材料試驗機測試啞鈴型試樣。關鍵指標包括：
  • 拉伸強度： 試樣拉伸至斷裂時承受的最大應力。
  • 斷裂伸長率： 試樣斷裂時的伸長百分比，反映材料的韌性。
  • 定伸應力： 指定伸長率（通常是100%或300%）時對應的拉伸應力，表征材料在特定形變下的抵抗能力。
• 撕裂強度測試： 依據標準（如 ASTM D624, ISO 34-1），測試直角型或褲型試樣抵抗切口擴展的能力。這對于評估密封件、膠帶等制品的抗破損性尤為重要。
• 壓縮永久變形測試： 依據標準（如 ASTM D395 Method B, ISO 815），將試樣在恒定壓縮率（通常25%）和規定溫度、時間下壓縮，卸載后在規定時間測量其厚度恢復情況。此指標反映材料在長期壓縮應力下的彈性保持能力，對密封制品至關重要。

二、 耐化學介質性能測試

• 液體浸泡試驗： 依據標準（如 ASTM D471, ISO 1817），將標準啞鈴試樣浸泡在特定化學試劑（如酸、堿、鹽溶液、油類、溶劑等）中，在規定溫度和時間后取出。
  • 測試項目包括：體積變化率（溶脹率）、重量變化率、浸泡后拉伸性能變化率、硬度變化。體積變化是評估耐液體性的核心指標。

三、 耐熱老化性能測試

• 熱空氣老化試驗： 依據標準（如 ASTM D573, ISO 188），將試樣置于規定溫度的烘箱中進行加速老化，持續規定時間。
  • 測試項目包括：老化后拉伸強度變化率、斷裂伸長率變化率、硬度變化。評估材料在長期熱暴露下的性能穩定性。
• 熱重分析： 在程序控溫下測量材料質量隨溫度變化的關系，評估其熱分解溫度和熱穩定性。

四、 耐候與耐臭氧性能測試

• 耐臭氧老化試驗： 依據標準（如 ASTM D1149, ISO 1431），將拉伸狀態下的試樣暴露于含規定濃度臭氧的環境中，在特定溫度下持續規定時間。
  • 觀察并記錄試樣表面出現裂紋的時間、裂紋數量和長度，評估其抵抗臭氧侵蝕的能力。CSM的耐臭氧性是其顯著優勢。
• 人工氣候老化試驗： 使用氙燈老化試驗箱或紫外老化試驗箱（依據標準如 ASTM G155, ISO 4892），模擬日光、雨水、露水等環境因素。
  • 測試項目包括：外觀變化（龜裂、粉化、變色）、物理機械性能變化率（拉伸強度、伸長率）。評估材料在長期戶外暴露下的耐久性。

五、 電絕緣性能測試 (針對電纜料等應用)

• 體積電阻率： 依據標準（如 ASTM D257, IEC 62631-3-1），測量材料單位體積的電阻，表征其絕緣能力。
• 介電強度： 依據標準（如 ASTM D149, IEC 60243），測量材料在電場作用下被擊穿時的電壓強度（kV/mm）。

六、 加工性能相關測試

• 門尼粘度： 依據標準（如 ASTM D1646, ISO 289），使用門尼粘度計測量未硫化膠料的流動性，反映其加工性能（如混煉、擠出、模壓的難易程度）。
• 硫化特性： 使用無轉子硫化儀（依據標準如 ASTM D5289, ISO 6502），測定膠料在設定溫度下的硫化曲線。
  • 關鍵參數包括：焦燒時間（T10/TS2）、正硫化時間（T90）、最小扭矩（ML）、最大扭矩（MH）。用于優化硫化工藝條件。

典型性能參數范圍參考 (具體數值因牌號、配方、硫化程度而異)：

• 硬度(邵氏A)： 50 - 90
• 拉伸強度： 10 - 25 MPa
• 斷裂伸長率： 200% - 500%
• 100%定伸應力： 2 - 8 MPa
• 壓縮永久變形(70℃ x 24h, B法)： 15% - 40%
• 耐臭氧性能(50pphm, 20%伸長)： 500 - 1000+小時無裂紋
• 體積電阻率： >10^13 - 10^15 Ω·cm
• 介電強度： 20 - 35 kV/mm
• 耐熱等級： 通常在125℃或更高

結語
氯磺化聚乙烯的性能優勢需要通過科學、系統的測試來驗證和量化。嚴格遵循相關的國際或國家標準進行測試，是確保產品質量穩定可靠、滿足最終應用需求的基礎。測試結果也為材料的配方優化、生產工藝調整及使用壽命預測提供了關鍵依據。實驗室應根據材料的應用場景和客戶要求，選擇相應的測試項目組合進行綜合評估。