塑料和橡膠作為廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、汽車配件、電子封裝等領(lǐng)域的高分子材料，其使用壽命與耐候性直接關(guān)聯(lián)。在自然環(huán)境中，材料會(huì)持續(xù)受到溫度波動(dòng)、光照輻射、濕度變化等因素的侵蝕，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)降解、力學(xué)性能衰減，最終出現(xiàn)開裂、硬化、斷裂等失效現(xiàn)象。而耐候性測(cè)試的核心，就是通過模擬環(huán)境應(yīng)力，提前評(píng)估材料在長(zhǎng)期使用中的穩(wěn)定性。在眾多測(cè)試設(shè)備中，高低溫拉力機(jī)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為塑料、橡膠耐候性測(cè)試的工具。

一、自然環(huán)境應(yīng)力對(duì)塑料、橡膠的破壞機(jī)制

塑料和橡膠的老化失效，本質(zhì)是環(huán)境應(yīng)力引發(fā)的分子結(jié)構(gòu)變化。以汽車密封條（EPDM 橡膠）和戶外塑料管道（PE 材料）為例，其面臨的典型環(huán)境應(yīng)力包括：

溫度交變應(yīng)力：夏季暴曬時(shí)表面溫度可達(dá) 70℃，冬季低溫降至 - 30℃，晝夜溫差可能超過 50℃。這種劇烈的溫度變化會(huì)導(dǎo)致材料熱脹冷縮，內(nèi)部產(chǎn)生周期性應(yīng)力，使分子鏈斷裂或交聯(lián)密度下降。

持續(xù)高低溫應(yīng)力：熱帶地區(qū)長(zhǎng)期高溫（40℃以上）會(huì)加速橡膠的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致彈性體變硬；寒帶地區(qū)長(zhǎng)期低溫（-20℃以下）則會(huì)使塑料脆化，沖擊強(qiáng)度下降 50% 以上。

機(jī)械應(yīng)力與環(huán)境協(xié)同作用：材料在使用中往往同時(shí)承受拉伸、彎曲等機(jī)械力，例如門窗密封條的擠壓變形、電纜絕緣層的拉伸應(yīng)力。在高低溫環(huán)境下，機(jī)械應(yīng)力會(huì)放大分子鏈的損傷 —— 低溫下塑料的抗拉伸能力下降，若同時(shí)承受固定載荷，開裂風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加 3 倍以上。

這些復(fù)雜的環(huán)境應(yīng)力并非孤立作用，而是相互疊加的 “協(xié)同效應(yīng)”。例如，高溫會(huì)加速橡膠的氧化，而氧化后的材料在低溫拉伸時(shí)更易斷裂；紫外線輻射導(dǎo)致的分子鏈降解，會(huì)使塑料在溫度交變中更快出現(xiàn)裂紋。因此，耐候性測(cè)試必須模擬這種 “溫度 + 機(jī)械應(yīng)力” 的復(fù)合環(huán)境，才能真實(shí)反映材料的使用壽命。

二、高低溫拉力機(jī)的優(yōu)勢(shì)：精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)復(fù)合環(huán)境應(yīng)力

普通拉力機(jī)僅能在常溫下測(cè)試材料的力學(xué)性能，而高低溫拉力機(jī)通過集成環(huán)境箱、精準(zhǔn)溫控系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然環(huán)境應(yīng)力的科學(xué)模擬。其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1. 溫度控制的寬域性與精準(zhǔn)性

高低溫拉力機(jī)的環(huán)境箱溫度范圍通常覆蓋 - 70℃至 200℃，可精準(zhǔn)模擬極地、沙漠、高原等氣候。例如：

測(cè)試汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的塑料部件時(shí)，可設(shè)定 150℃高溫持續(xù)拉伸，模擬長(zhǎng)期受熱后的抗蠕變性能；

評(píng)估寒區(qū)電纜護(hù)套（PVC 材料）時(shí)，能在 - 40℃低溫下進(jìn)行拉伸 - 松弛循環(huán)測(cè)試，驗(yàn)證材料的低溫彈性保持率。

其溫度控制精度可達(dá) ±0.5℃，溫度波動(dòng)≤±1℃，確保測(cè)試條件的穩(wěn)定性 —— 這是普通烘箱 + 常溫拉力機(jī)的組合無法實(shí)現(xiàn)的（烘箱內(nèi)溫度均勻性通常僅 ±3℃）。

2. 實(shí)現(xiàn) “溫度 - 力學(xué)應(yīng)力” 的同步加載

高低溫拉力機(jī)的核心價(jià)值在于將溫度環(huán)境與機(jī)械應(yīng)力測(cè)試無縫結(jié)合。例如：

高低溫拉伸測(cè)試：在 - 40℃至 80℃范圍內(nèi)，按 5℃/min 的速率升溫，同時(shí)施加恒定拉伸載荷（如 50% 屈服強(qiáng)度），記錄材料在不同溫度下的形變率，評(píng)估其熱機(jī)械穩(wěn)定性。

溫度交變循環(huán)測(cè)試：在 - 30℃（保持 2h）與 60℃（保持 2h）之間循環(huán) 100 次，每次循環(huán)后測(cè)試材料的斷裂伸長(zhǎng)率。這種測(cè)試可模擬材料在 5 年戶外使用后的性能衰減，而自然暴露試驗(yàn)則需要至少 2 年時(shí)間。

動(dòng)態(tài)疲勞測(cè)試：在高溫（80℃）下對(duì)橡膠試樣進(jìn)行 10 萬次拉伸 - 壓縮循環(huán)（振幅 ±5mm），模擬密封條在車門反復(fù)開關(guān)中的老化，評(píng)估其抗疲勞壽命。

這些測(cè)試場(chǎng)景中，溫度變化與機(jī)械應(yīng)力加載是同步進(jìn)行的，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了材料在實(shí)際使用中的受力狀態(tài)。而若采用 “先高溫處理再常溫測(cè)試” 的方式，會(huì)錯(cuò)過溫度與應(yīng)力的協(xié)同作用，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏差達(dá) 40% 以上。

3. 捕捉材料在環(huán)境下的力學(xué)性能轉(zhuǎn)折點(diǎn)

塑料和橡膠的力學(xué)性能在特定溫度下會(huì)出現(xiàn)突變（如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg、熔融溫度 Tm）。例如：

PP 塑料的 Tg 約為 - 10℃，在 - 20℃時(shí)沖擊強(qiáng)度會(huì)驟降 70%，高低溫拉力機(jī)可在降溫過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拉伸強(qiáng)度變化，精準(zhǔn)定位脆化溫度。

EPDM 橡膠的 Tg 約為 - 68℃，在 - 40℃時(shí)仍保持彈性，但在動(dòng)態(tài)拉伸測(cè)試中，若溫度降至 - 50℃，其回彈率會(huì)從 80% 降至 30%，這種臨界狀態(tài)只有通過高低溫拉力機(jī)才能捕捉。

這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)直接決定了材料的使用溫度上限或下限，是耐候性評(píng)估的核心指標(biāo)。

三、不用高低溫拉力機(jī)的測(cè)試局限性

若采用簡(jiǎn)易方法替代高低溫拉力機(jī)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)失真，無法指導(dǎo)材料選型：

常溫拉力機(jī) + 烘箱 / 冰箱：這種 “分步測(cè)試” 方式無法模擬溫度變化過程中的應(yīng)力作用。例如，將橡膠在 100℃烘箱中老化后，常溫測(cè)試其拉伸強(qiáng)度，會(huì)低估材料在高溫下的實(shí)時(shí)性能衰減（高溫下橡膠的拉伸強(qiáng)度可能比常溫低 30%）。

僅做靜態(tài)高低溫存放試驗(yàn)：不施加機(jī)械應(yīng)力的測(cè)試無法評(píng)估材料的抗疲勞能力。例如，戶外塑料板材在溫度交變中若不承受風(fēng)壓等載荷，可能 30 年無明顯變化，但實(shí)際使用中因持續(xù)彎曲應(yīng)力，10 年就會(huì)出現(xiàn)裂紋。

單一溫度點(diǎn)測(cè)試：忽略了溫度梯度的影響。例如，汽車保險(xiǎn)杠（PP+EPDM 合金）在 - 30℃至 60℃的拉伸強(qiáng)度差異可達(dá) 2 倍，僅測(cè)試常溫性能會(huì)導(dǎo)致冬季脆化風(fēng)險(xiǎn)被低估。

四、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高低溫拉力測(cè)試的強(qiáng)制要求

在塑料、橡膠的耐候性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，高低溫拉力機(jī)的使用是明確要求的：

ISO 899-2（塑料蠕變測(cè)試）規(guī)定，在評(píng)估材料長(zhǎng)期載荷下的形變時(shí)，必須在 - 40℃至 150℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫度梯度測(cè)試。

ASTM D882（塑料拉伸性能測(cè)試）要求，對(duì)于戶外用塑料，需在 - 30℃、23℃、80℃三個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行拉伸對(duì)比試驗(yàn)。

GB/T 1690（硫化橡膠耐液體試驗(yàn)方法）指出，在評(píng)估燃油對(duì)橡膠的侵蝕時(shí)，需在 120℃（模擬發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度）下同時(shí)進(jìn)行拉伸測(cè)試，而非僅做常溫浸泡。

這些標(biāo)準(zhǔn)的核心邏輯在于：材料的耐候性不僅是 “耐環(huán)境老化”，更是 “在環(huán)境老化后仍能保持力學(xué)性能”。而高低溫拉力機(jī)能同時(shí)驗(yàn)證這兩點(diǎn)的設(shè)備。