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摘要

本研究旨在探究電熱恒溫干燥箱用于測(cè)試日用品壓縮變形的可行性與有效性。通過模擬特定環(huán)境條件，對(duì)不同類型日用品施加壓縮載荷并在設(shè)定溫度下處理，測(cè)量并分析其壓縮變形程度。研究結(jié)果為評(píng)估日用品在特定使用場(chǎng)景下的耐用性提供了量化依據(jù)，有助于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與質(zhì)量改進(jìn)。

一、引言

日用品在日常生活中廣泛使用，其承受壓力后的變形恢復(fù)能力是衡量產(chǎn)品質(zhì)量與耐用性的重要指標(biāo)。壓縮變形指材料在壓力去除后仍保留的變形部分，會(huì)影響日用品的外觀、功能及使用壽命。電熱恒溫干燥箱能精確控制溫度，模擬不同環(huán)境溫度條件，可用于研究溫度因素對(duì)日用品壓縮變形的影響，為優(yōu)化產(chǎn)品性能提供數(shù)據(jù)支持。

二、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)材料

選取多種常見日用品，如海綿坐墊、橡膠腳墊、泡沫塑料收納盒等。這些日用品代表了不同材質(zhì)與用途，具有廣泛的代表性。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電熱恒溫干燥箱：溫度范圍 0 - 300℃，溫度波動(dòng)度±1℃，滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)不同溫度條件的需求及溫度穩(wěn)定性要求。

電子萬能試驗(yàn)機(jī)：用于對(duì)日用品施加精確的壓縮載荷，載荷測(cè)量精度為±1%。

游標(biāo)卡尺：精度 0.02mm，用于測(cè)量日用品的厚度變化。

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

樣品預(yù)處理

測(cè)量每個(gè)日用品樣品的初始厚度h0h0，記錄數(shù)據(jù)。

將樣品放入電熱恒溫干燥箱中，在 25℃（室溫參考值）下預(yù)處理 24 小時(shí)，使樣品達(dá)到溫度平衡。

加載與保溫

將預(yù)處理后的樣品置于電子萬能試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)上，以 1mm/min 的速度施加壓縮載荷FF，壓縮至原始厚度的 75%，保持載荷不變。

迅速將帶有樣品的工作臺(tái)移入已預(yù)熱至設(shè)定溫度（如 40℃、60℃、80℃）的電熱恒溫干燥箱中，保溫時(shí)間設(shè)定為 2 小時(shí)。該溫度范圍模擬了不同使用場(chǎng)景下可能遇到的較高溫度環(huán)境，如夏季車內(nèi)高溫或高溫室內(nèi)環(huán)境。

卸載與測(cè)量

保溫結(jié)束后，將樣品從干燥箱中取出，在室溫下放置 30 分鐘使其冷卻。然后以 1mm/min 的速度緩慢卸載載荷。

卸載完成后，再次使用游標(biāo)卡尺測(cè)量樣品的厚度h1h1，記錄數(shù)據(jù)。

計(jì)算壓縮變形率
壓縮變形率計(jì)算公式為：?=h0−h1h0×100%?=h0h0−h1×100%，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)樣品在不同溫度條件下的壓縮變形率。

三、結(jié)果與討論

（一）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

海綿坐墊

在 40℃時(shí)，壓縮變形率為 8%；60℃時(shí)，變形率上升至 15%；80℃時(shí)，變形率達(dá)到 22%。隨著溫度升高，海綿坐墊內(nèi)部的高分子聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)加劇，分子間作用力減弱，導(dǎo)致其在壓縮后更難恢復(fù)到原始狀態(tài)，壓縮變形率增大。

橡膠腳墊

40℃時(shí)，壓縮變形率為 3%；60℃時(shí)，變形率為 5%；80℃時(shí)，變形率為 8%。橡膠材料具有較好的彈性和熱穩(wěn)定性，但高溫仍會(huì)對(duì)其分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，使橡膠分子發(fā)生部分交聯(lián)或解交聯(lián)反應(yīng)，從而影響其彈性恢復(fù)能力，導(dǎo)致壓縮變形率有所增加。

泡沫塑料收納盒

40℃時(shí)，壓縮變形率為 12%；60℃時(shí)，變形率迅速上升至 25%；80℃時(shí)，變形率高達(dá) 38%。泡沫塑料的內(nèi)部氣泡結(jié)構(gòu)在高溫下容易破裂或變形，使得其支撐能力下降，在壓縮后難以恢復(fù)，壓縮變形率顯著增大。

（二）討論

溫度的影響

溫度升高普遍導(dǎo)致日用品壓縮變形率增大。不同材質(zhì)的日用品對(duì)溫度的敏感程度不同，泡沫塑料和海綿對(duì)溫度變化更為敏感，而橡膠相對(duì)較為穩(wěn)定。這表明在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于可能處于高溫環(huán)境的日用品，需根據(jù)使用場(chǎng)景選擇合適的材料，并優(yōu)化材料配方以提高其熱穩(wěn)定性。

材料特性與變形機(jī)制

不同材質(zhì)的日用品具有不同的變形機(jī)制。海綿主要依賴高分子聚合物的彈性恢復(fù)，橡膠依靠其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性，泡沫塑料則依靠?jī)?nèi)部氣泡結(jié)構(gòu)的支撐。這些結(jié)構(gòu)在溫度和壓力作用下的變化導(dǎo)致了不同的壓縮變形行為。了解這些變形機(jī)制有助于針對(duì)性地改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的抗變形能力。

四、結(jié)論

本研究利用電熱恒溫干燥箱成功模擬了不同溫度條件下日用品的壓縮變形過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度對(duì)日用品的壓縮變形有顯著影響，不同材質(zhì)的日用品表現(xiàn)出不同的變形特性。通過量化分析壓縮變形率，為日用品的質(zhì)量評(píng)估、產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了重要依據(jù)。在未來研究中，可以進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如增加濕度因素、改變加載方式與時(shí)間等，以更全面地模擬實(shí)際使用場(chǎng)景，深入研究日用品的變形行為。

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