技术数据

生胶（聚合物）

O 型圈材料（橡胶材料）的原料生胶的分子链结构极大地影响 O 型圈的耐寒性。橡胶材料分子链结构中自由旋转运动，分子间距离越长，旋转力矩越大，越容易运动，这意味着 O 型圈具有优异的耐寒性。该距离由生胶的种类决定，其中硅橡胶(VMQ)和氟硅橡胶(FVMQ)的距离最长，其次是乙丙橡胶(EPDM)。顺便提及，VMQ和FVMQ中所含的二甲基硅氧烷单体以及EPDM中所含的乙烯单体和丙烯单体在原子间运动方面具有优异的耐寒性。因此，由这些橡胶原料制成的 O 型圈在各种 O 型圈中具有特别优异的耐寒性。

配合剂

生胶中添加的配合剂对橡胶材料分子链结构的自由旋转运动有间接影响，影响O型圈的耐寒性。

1、补强填料

硬度增加会阻碍自由旋转运动，因此增加增强填料的添加量会降低 O 型圈的耐寒性。

2、增塑剂

降低硬度有利于自由旋转运动，因此增加增塑剂的添加量可以提高 O 型圈的耐寒性。但如果增塑剂本身的耐寒性较差，增塑剂本身就会玻璃化，从而产生相反的效果。

3、交联剂

随着交联密度的增加，压缩永久变形趋于改善，但由于自由旋转运动受到抑制，耐寒性降低。添加剂的类型比用量更重要；使用过氧化物交联剂会增加交联密度，这可能会降低耐寒性。

O 型圈的耐寒性评价

O 型圈的耐寒性一般根据“JIS K6261低温特性的判定方法”进行评价。该标准规定了低温弹性回复试验（TR试验）、低温扭转试验（格曼扭转试验）、低温冲击脆化试验三类评价方法。O 型圈材料（橡胶材料）在玻璃化转变点凝固并完全失去弹性，但在高于玻璃化转变点的温度下，由于弹性下降，O型圈的密封功能受到损害。温度范围通常比玻璃化转变点高约+10°C，但通过进行低温测试可以获得更准确的值。对于 O 型圈的耐寒性，低温弹性回复试验（TR试验）作为最有效的评价方法被广泛采用。

低温弹性回复试验（TR试验/TR-R试验）

在JIS标准（JIS K6261）列出的低温试验中，低温弹性回复试验（TR试验）是检验 O 型圈耐寒性最有效的评价方法。在该测试中，将细长的样品暴露在低温下并冷冻，然后逐渐升高温度以测量弹性恢复与温度之间的关系。 JIS标准规定的试验方法的概要如下。

1、试件

使用形状和尺寸如下图所示的试件。厚度为2mm，L0为100mm或50mm。

2、测试设备

伸长率

给予样本 250% 的伸长率。但如果待测O型圈材料的伸长率（Eb）小于250%，则伸长率为1/2，如果为600%以上，则伸长率为350%。

冷却

将按照上述A)拉伸的试验片在低温环境(-70～-73℃)下冷却10分钟，使其脱离拉伸。然而，如果试件在该温度范围内没有冻结（试件打开时会收缩），则在打开之前将其冷却至较低温度。

温升和长度测量

按照上述 B) 测量冷却试件的长度，同时以每分钟 1°C 的速度升高温度。

收缩率的计算

将上述 C) 中的测量值转换为收缩率如下。

温度-收缩率曲线（T-R曲线）的制作

如下图所示，将纵轴上的收缩率与横轴上的温度进行绘制，以创建温度-收缩率曲线。从该曲线中，读取收缩率为 10%、30%、50% 和 70% 时的温度，并分别表示为 TR10、TR30、TR50 和 TR70。

O型圈的耐冷极限温度

对于大多数O型圈材料，上述E)中计算出的TR10值就是耐冷极限温度。因此，在考察O型圈的耐寒性时，很少使用上述E)中获得的剩余值（TR30、TR50和TR70）。另外，对于硅橡胶（VMQ）、氟硅橡胶（FVMQ）、Seifel（FFKO）等O型圈材料，TR10值可以为-50℃以下。在这种情况下，需要将TR10值修正+10至20°C，以找到耐冷温度极限。

低温扭转试验（格曼扭转试验）

低温扭转试验（吉曼扭转试验）是JIS标准（JIS K6261）规定的评价剪切模量的温度依赖性的方法。如下图所示，将一根金属丝固定在棒状试验片上，施加180度扭转，在冰冻至室温的温度范围内测量和评价试验片的扭转角。此外，扭转刚度是目前很少对 O 形圈材料进行的测试，因为它在 O 形圈功能方面并不被认为非常重要。

低温冲击脆化试验

低温冲击脆化试验是JIS标准（JIS K6261）规定的基于低温冲击断裂的评价方法。将试验片冷却至规定温度后，用锤子等打击工具进行冲击，调查、评价试验片上发生的断裂（裂纹）与温度的关系。脆化温度是衡量O型圈耐寒性的有效指标，因为它是弹性恢复的量度，但问题是，由于橡胶材料在接近脆化温度时突然软化，测量数据往往变化很大。低温弹性恢复试验（TR试验）对于确认弹性恢复更为可靠，是目前很少对O型圈材料进行的试验。