介绍：
聚合物橡胶元件广泛应用于汽车、航空航天和生物医学系统中，以密封件、o型圈、垫片、隔振器、悬挂元件等形式存在。这些系统的使用寿命由在这些不同应用中使用的聚合物材料的使用寿命决定。航空航天和生物医学系统的使用寿命预计为几十年，而汽车零部件的使用寿命预计为5年(100,000英里)。聚合物橡胶组件在暴露于化学和环境降解物时，如臭氧、紫外线、氧气、热循环、机油、水等，也由于机械使用的应力和应变条件，可被降解。在这些不断退化的使用环境下，预测聚合物和橡胶部件的寿命变得非常重要。最常见的方法是利用高温测试结合外推技术来加速材料的老化，以预测材料/产品在较低温度下的寿命。
理论与技术：
预测聚合物材料寿命的最广泛使用的技术之一是Arrhenius方程的使用。该技术利用受控条件下的材料的加速热老化。在升高的温度下进行失效时间和降解速率研究，并且数据用于将材料性能推断到环境条件下。Arrhenius外推假设化学降解过程由反应速率'K'控制，
k = A e^{-Ea/(RT)}或lnK.= ln a + {-ea /（rt）} -----------（1）
其中E.一种是Arrhenius激活能量，R是通用气体常数（8.314 j / mol°K），t绝对温度和预指数系数。预期劣化时间（1 / k）与逆温（1 / T为单位）的逻辑图预计将导致直线。沿该线的线性插值可用于预测降低温度的特性。
为了能够成功使用Arrhenius方程，必须在高于产品应用温度的40个温度下进行加速测试。为了准确估计降解速率，使用具有足够范围的材料性能来确保在加速老化过程中可靠和准确地确定性质的可靠和准确的测定。抗拉模量，撕裂强度，应力松弛模量等性质可用于研究加速的老化过程和降解速率。
图1:材料在不同温度和时效时间下的抗拉强度
识别老化机制和评估这些机制对构件力学性能的依赖性是很重要的。为了成功地应用Arrhenius方程的寿命预测技术，必须系统地识别主要的退化过程，并进行适当的加速老化试验来复制退化过程。实验室老化样品的降解过程和失效需要与现场的成分相关联。加速老化温度需要适当地选择与现场降解率相关。一般来说，10年的测试时间相当于温升10℃
图2:显示退化时间和逆温度的阿伦尼乌斯图
关键假设：
在涉及复制故障机制的温度加速度的大多数应用中，降级过程可能涉及多个步骤，其中每个步骤具有其自身速率常数和激活能量。假设这些现象可以通过Arrhenius方程在全温度范围内近似。还假设化学降解过程在故障机构中起主要部分，如果发生故障是应力诱导的，则不能有效地使用Arrhenius方程方法。方法假设实验室中诱导的化学劣化与现场的使用寿命直接相关。
限制和福利：
使用加速老化和降解的Arrhenius外推法来预测使用寿命存在一定的局限性，许多报告表明温度对降解动力学的影响不能总是用Arrhenius方程来描述。然而，Arrhenius外推法具有简单易行、可重现性强、实用性强等特点，在大量的现场服务应用中被广泛应用于不同环境下聚合物的寿命预测。
结论:
可以应用各种方法来确定工程应用中使用的弹性体组件的寿命。必须定义其故障模式和故障机制，并建立现场服务条件与实验室测试样品之间的验证和相关性。Arrhenius方法提供了可量化的工程应用中弹性体组件使用寿命的确定。
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