在汽车、航空航天、石油化工、家电和建筑等领域，橡胶密封件（如O型圈、垫片、油封、门窗密封条）扮演着至关重要的“守护者”角色。它们的主要功能是防止液体（油、水）或气体（空气、制冷剂）的泄漏，隔绝灰尘和湿气，确保系统的密封性、安全性和效率。然而，橡胶作为一种高分子弹性体，其性能会受到环境因素的显著影响，其中臭氧（O₃） 是导致橡胶老化开裂的“隐形杀手”。尤其是在含有电火花、高压放电或紫外线辐射的环境中（如电机、变压器、汽车引擎舱、复印机附近），空气中的氧气（O₂）极易转化为活性极强的臭氧。为了评估橡胶密封件在含臭氧环境下的耐久性，国际标准化组织制定了 ISO 1431-1《硫化或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸法》 标准，为橡胶材料的抗臭氧性能提供了权威的测试方法。
一、 什么是臭氧对橡胶的危害？
臭氧是一种强氧化剂，其化学活性远高于氧气。当臭氧与暴露在空气中的橡胶表面接触时，会优先攻击橡胶分子链中的不饱和双键（如天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶中的C=C键）。
反应机理： 臭氧分子与双键发生反应，导致橡胶分子链断裂。
主要表现： 在应力作用下，橡胶表面会形成与应力方向垂直的、细密的裂纹，这种现象被称为“臭氧龟裂”（Ozone Cracking）。
危害： 这些裂纹不仅影响外观，更会迅速加深、扩展，最终导致密封件完全失效，引发泄漏、系统故障甚至安全事故。值得注意的是，即使空气中臭氧浓度极低（低至0.001 ppm），在应力作用下也能引发龟裂。
二、 ISO 1431-1标准概述
ISO 1431-1 是评估橡胶材料耐臭氧性能最经典、应用最广泛的国际标准，中国的等效标准为 GB/T 7762-2003。
标准全称： 《硫化或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸法》
核心目的： 规定在静态拉伸应变和恒定臭氧浓度的环境下，测定橡胶试样出现龟裂的时间或龟裂等级，以评价其耐臭氧老化性能。
方法特点： “静态拉伸法”意味着试样在测试过程中被固定在一个恒定的拉伸状态，不进行往复运动。这模拟了密封件在安装后长期处于压缩或拉伸变形下的实际工况。
三、 为何橡胶密封件必须进行耐臭氧测试？
预防突发性失效： 臭氧龟裂具有突发性和隐蔽性，一旦发生，密封功能会迅速丧失。
保障系统安全： 在汽车、飞机、化工厂等关键领域，密封件失效可能导致燃油泄漏、液压系统失灵、有毒气体外泄等严重事故。
延长产品寿命： 选择耐臭氧性能优异的橡胶材料（如三元乙丙橡胶EPDM、氯丁橡胶CR、氟橡胶FKM），可显著延长密封件的使用寿命。
材料筛选与质量控制： 用于比较不同橡胶配方、不同防老剂体系的优劣，是原材料采购和生产过程质量控制的重要手段。
满足行业规范： 汽车、航空等行业标准（如SAE、ASTM）常引用ISO 1431-1作为材料性能要求。
四、 ISO 1431-1测试原理与方法
1. 测试设备
臭氧老化试验箱： 核心设备，能精确控制箱内的臭氧浓度、温度和湿度。箱内装有臭氧发生器和浓度监测仪。
试样架： 用于固定和拉伸哑铃状或直条状的橡胶试样。
2. 关键测试参数
这些参数根据橡胶类型、应用场景和客户要求设定：
臭氧浓度（Ozone Concentration）：
单位：pphm（parts per hundred million，百万分之一百）或 ppm（parts per million）。
常见浓度：25 pphm, 50 pphm, 100 pphm, 200 pphm, 1000 pphm。
注意： 1 pphm = 0.01 ppm。浓度越高，老化越快。
拉伸应变（Strain）：
将试样拉伸至其原始长度的百分比。
常见应变：10%, 20%, 30%, 40%。
应变越大，越容易诱发龟裂，测试越严酷。
测试温度（Temperature）： 通常为室温（23°C或25°C），也可根据需要设定其他温度（如40°C）。
测试时间（Exposure Time）： 根据预期性能设定，如24h, 48h, 72h, 96h, 168h（7天）或更长。
3. 测试流程
试样制备：
从待测橡胶材料上裁取哑铃型（Type 1或Type 2）或直条型试样。
试样需在标准温湿度下调节至少16小时。
施加应变：
将试样安装在特制的试样架上，并在无臭氧的环境中将其静态拉伸至规定的应变值（如20%），然后固定。
放入试验箱：
将已拉伸的试样连同试样架一起放入预热并已设定好臭氧浓度的试验箱内。
开始测试：
启动试验，试样在恒定的臭氧浓度、温度和拉伸应变下暴露。
定期检查：
在规定的时间点（如24h, 48h, 72h...），将试样从箱中取出（避免光照），在标准光照条件下，用放大镜（通常5-10倍）观察其表面。
结果评定：
方法一：记录龟裂出现时间
记录试样表面出现第一条肉眼可见裂纹的时间。
时间越长，耐臭氧性能越好。
方法二：龟裂等级评定（按ISO 13073或类似标准）
根据裂纹的数量、深度和长度进行评级，通常分为0-5级：
0级： 无裂纹。
1级： 微小裂纹，长度<0.1mm，数量极少。
2级： 可见裂纹，长度0.1-1mm。
3级： 明显裂纹，长度1-10mm。
4级： 大量裂纹，长度>10mm。
5级： 严重龟裂，裂纹相互连接，材料可能断裂。
通常要求在规定时间内（如96h）裂纹等级不超过1级或2级。