耐油試驗：評估材料抗油類介質性能的關鍵手段

概述與意義

耐油試驗是材料科學與工程領域中一項至關重要的性能測試方法，主要用于測定各類材料（尤其是高分子聚合物如橡膠、塑料、密封劑、涂層以及特定復合材料）在特定油類介質（如礦物油、潤滑油、燃油、液壓油、油脂等）作用下的耐受能力。這項試驗的目的在于預測材料在實際使用環境中接觸油類介質時，其物理、化學性能可能發生的變化程度，從而評估其長期使用的可靠性與服役壽命。

核心價值：

• 性能預測： 預估材料在油介質中長期浸泡或接觸后的性能保持率。
• 選材依據： 為特定含油工況（如汽車引擎、液壓系統、燃油管路、食品加工設備潤滑區域）篩選最合適的材料提供關鍵數據。
• 質量控制： 確保批量生產的材料或部件滿足規定的耐油性能標準。
• 配方優化： 指導材料研發人員調整配方，提升材料的耐油性。
• 失效分析： 幫助理解材料在油環境中的失效模式（如溶脹、硬化、脆化、強度下降）。

主要試驗類型與方法

耐油試驗主要分為兩大類：

1. 靜態浸油試驗：

   • 原理： 將標準試樣完全浸沒在規定種類、溫度和時間的油介質中。
   • 標準依據： 最廣泛采用的標準包括：
     • ASTM D471： 美國材料與試驗協會標準 - “橡膠性能標準試驗方法 - 液體的影響”。
     • ISO 1817： 國際標準化組織標準 - “硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐液體作用的測定”。
     • GB/T 1690： 中國國家標準 - “硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐液體試驗方法”（等效ISO 1817）。
   • 流程： 制備試樣 -> 測量初始性能（重量、尺寸、力學性能等）-> 浸入恒溫油浴 -> 到達規定時間后取出 -> 清洗、擦干、恢復至室溫 -> 測量性能變化。

2. 動態耐油試驗：

   • 原理： 模擬材料在實際使用中更復雜的環境，如油介質中的拉伸、壓縮、彎曲狀態，或在流動油介質中的浸泡，或經歷溫度循環。
   • 目的： 更能反映實際工況下的材料行為，測試條件更嚴苛。
   • 方法： 通常在靜態浸油基礎上疊加力學應力或流體沖刷等因素。

試驗關鍵參數

耐油試驗的結果受多種參數影響，必須嚴格控制：

性能評估指標

浸泡后，主要測量以下性能的變化率（通常表示為浸泡后性能值相對于初始值的百分比變化）：

1. 體積變化率： 最核心指標。反映材料吸收油分導致的溶脹程度。過度溶脹會降低機械強度、尺寸穩定性。計算公式：ΔV% = [(V? - V?) / V?] * 100% (V?:初始體積，V?:浸泡后體積)。
2. 重量變化率： 反映材料吸收油分或抽出可溶性成分（增塑劑、助劑等）的凈效應。計算公式：ΔW% = [(W? - W?) / W?] * 100% (W?:初始重量，W?:浸泡后重量)。
3. 尺寸變化率： 對密封件等尺寸敏感的部件尤為重要（長度、寬度、厚度）。
4. 硬度變化： 測量材料表面抵抗壓入能力的改變。可能變軟（增塑）或變硬（交聯或成分抽出）。
5. 拉伸性能變化率：
   • 拉伸強度變化率： ΔTS% = [(TS? - TS?) / TS?] * 100%
   • 拉斷伸長率變化率： ΔEB% = [(EB? - EB?) / EB?] * 100%
   • 定伸應力變化率
6. 壓縮永久變形： 對于密封件，測試其在浸油后承受壓縮后恢復原狀的能力。
7. 外觀變化： 觀察表面是否發粘、開裂、起泡、變色、失去光澤等。

結果解讀與應用

試驗結果需與材料規范、產品標準或特定應用場景的要求進行比較：

• 體積/重量變化： 通常允許一定范圍內的溶脹（如±10%以內），過度溶脹或嚴重收縮（意味著成分大量抽出）通常為不合格。
• 力學性能變化： 拉伸強度和伸長率的保持率是關鍵。強度或伸長率大幅下降（如超過-30%或-50%）往往預示材料失效風險。
• 硬度變化： 過大變化可能導致密封失效或部件功能異常。

典型應用領域

• 汽車工業： 燃油系統軟管、密封圈（引擎、變速箱、差速器）、油底殼墊片、液壓制動管路。
• 航空航天： 燃油密封、液壓系統密封件、潤滑點防護。
• 工程機械： 液壓缸密封件、液壓軟管、軸承密封。
• 能源工業： 鉆井設備密封（接觸鉆井液、潤滑油）、輸油管道密封。
• 食品加工： 接觸食品級潤滑油的傳送帶、密封件。
• 通用工業： 各類接觸潤滑油、油脂、切削液等的密封件、軟管、墊片、防護涂層。

耐油試驗是保障材料在含油環境中長期可靠工作的基石。通過精心選擇試驗油品、嚴格控制溫度和時間等參數，并準確評估體積、重量、力學性能等關鍵指標的變化，能夠有效篩選材料、預測壽命、優化設計并控制質量。嚴格遵守國際或國家通用標準（如ASTM D471, ISO 1817）是確保試驗結果可比性、準確性和廣泛認可度的關鍵。清晰解讀試驗數據并將其與具體應用需求相關聯，才能為工程決策提供堅實依據，避免因材料耐油性不足導致的失效風險。