臭氧相容性试验（Ozone Compatibility Test）是一种用于评估材料（尤其是高分子材料，如橡胶、塑料、涂层等）在臭氧环境下的耐久性和抗老化性能的测试方法。臭氧（O₃）是一种强氧化性气体，会加速材料表面氧化降解，导致开裂、硬化、粉化或性能下降。该试验广泛应用于汽车部件、密封件、电缆绝缘层、建筑材料等领域。
1. 臭氧相容性试验的目的
模拟环境：模拟材料在高浓度臭氧环境中的长期暴露（如户外暴露、工业污染区域）。
评估抗老化性：测试材料抵抗臭氧侵蚀的能力，预测其使用寿命。
优化配方：改进材料配方（如添加抗臭氧剂）以提高耐候性。
质量控制：验证材料是否符合行业标准或客户要求。
2. 常用测试标准
以下是常见的臭氧相容性试验标准：
ASTM D1171：《橡胶臭氧老化试验方法》（Standard Test Method for Rubber Ozone Cracking in a chamber）。
ISO 1431：《橡胶或热塑性橡胶 臭氧龟裂 试验方法》（Rubber, vulcanized or thermoplastic -- Resistance to ozone cracking）。
GB/T 7762：《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》（中国国家标准）。
SAE J2020：汽车材料臭氧老化测试标准。
3. 试验方法与设备
(1) 试验设备
臭氧老化试验箱：可精确控制臭氧浓度、温度、湿度和暴露时间。
试样夹具：用于固定材料试样，通常保持特定拉伸应变（静态或动态）。
臭氧发生器：通过紫外线或电晕放电生成臭氧气体。
监测系统：实时监测臭氧浓度、温湿度等参数。
(2) 关键参数
臭氧浓度：通常为50~5000 ppb（ppb为十亿分之一），根据实际应用场景设定。
温度：一般控制在40°C或室温（不同标准要求不同）。
拉伸应变：试样需施加一定拉伸应力（如5%~30%应变），模拟实际使用中的形变。
暴露时间：从几小时到数千小时不等，加速老化测试可缩短时间。
4. 试验步骤
样品制备：
制备标准尺寸试样（如哑铃状、矩形片材）。
清洁表面，去除油脂或杂质。
预处理：
在标准环境（如23°C、50% RH）下调节试样至恒重。
试验设置：
将试样固定在试验箱内，施加规定拉伸应变。
设定臭氧浓度、温度、湿度、暴露时间。
暴露测试：
启动试验箱，持续暴露试样。
定期检查试样表面变化（如裂纹、变色）。
结果评估：
目视检查：观察是否出现臭氧龟裂（裂纹数量、长度、深度）。
仪器测量：使用显微镜或图像分析软件量化裂纹扩展。
性能测试：测试暴露后材料的物理性能（拉伸强度、弹性等）。
5. 应用领域
橡胶制品：轮胎、密封圈、软管、减震器。
塑料制品：汽车内饰、户外电缆、建筑防水材料。
涂层与涂料：评估抗臭氧导致的褪色或粉化。
医疗器械：硅胶部件在医疗环境中的耐候性。
6. 常见问题与解决方案
问题1：试样未出现明显龟裂
原因：臭氧浓度不足、暴露时间过短或材料本身耐臭氧性强。
解决：提高臭氧浓度或延长测试时间，优化配方（如添加抗氧剂）。
问题2：龟裂速度过快
原因：臭氧浓度过高、拉伸应变过大或材料配方缺陷。
解决：调整测试条件，改进材料工艺（如增加炭黑填充）。
问题3：试验结果与实际使用不符
原因：试验条件未模拟真实环境（如温湿度差异）。
解决：结合户外暴露试验或多因素加速老化测试。
7. 注意事项
试样代表性：试样需与实际产品材料、加工工艺一致。
参数一致性：严格控制臭氧浓度、温度、湿度等变量。
安全防护：臭氧对人体有害，试验需在通风橱或密闭环境中进行。
标准合规性：根据目标市场选择适用的国际或行业标准。
通过臭氧相容性试验，可有效预测材料在臭氧环境中的老化行为，为材料选择、配方改进和产品可靠性提升提供科学依据。