液压用密封材料要求弹性好、能拉伸、耐高压、耐磨、摩擦系数低，这些都可用材料的力学性能来反映，都与材料的机械强度有关。

机械强度的测定比较容易，也是其他材料性能试验的基础。所以被作为最基本的材料性能指标。合成橡胶和塑料材料的力学性能，一般要考虑硬度、抗张强度、耐磨性、弹性、伸长量等指标。

1.硬度

硬度指材料表面抵抗塑性变形或破裂的能力；同时硬度与强度有某种近似关系，硬度低的材料表现出受力变形的柔顺性。硬度是密封材料的重要指标，橡胶材料的硬度通常以邵氏硬度表示。

液压用密封材料，必须承受油压力，高压力可使材料过度变形，甚至从密封间隙中挤出而破坏密封性能。因此材料需有一定的硬度，以抵抗这破坏，硬度越高耐压能力越强。

橡胶材料用作密封材料是因为它比金属“软”，因此具有柔顺性，在粗糙密封面上变形，顺应表面形状，达到密封目的，因此硬度低对提高密封性具有有利的影响。

在动密封中，材料硬度对运动性能也有直接影响，并且较为复杂，不同的密封型式，硬度以不同方式影响运动性能。一般来说，硬度低动摩擦系数低；而对启动摩擦却有相反的作用。耐磨性与硬度有关，硬度高耐磨性强。

2.抗张强度与伸长率

硬度和拉伸强度反映材料抵抗变形的能力，密封件的密封性与此有密切关系。而且拉伸强度与伸长率直接影响密封件的安装性能。

抗张强度以断裂时的拉应力表示，橡胶材料的拉应力值，通常取伸长100%时的应力值，这是因为橡胶材料的应力一应变曲线不服从虎克定律，所以用100%伸长时的值代替弹性率。聚四氟乙烯类的塑料材料存在屈服点，所以拉伸强度用屈服点以内的拉应力测定。

拉伸强度和伸长率与耐压性没有太大的关系，只是抗拉强度低于7MPa的材料，不适用于动密封。作为寿命的一个测定指标，抗张强度低，容易产生应力松弛和永久变形，造成密封失效。

伸长率是材料刚性的倒数指标，用材料的拉伸量与自然状态下长度之比的百分数表示。材料的允许伸长率，是指在不发生永久性损坏或永久变形的前提下，可以施加的最大伸长率，允许伸长率影响密封件的安装性能。

3.弹性

密封材料的弹性对于密封件的密封性极为重要。由于弹性使材料受压后产生一个回弹力，挤压型密封如O形圈就是靠密封材料的回弹力获得初始密封压紧力；唇形密封件如Y形圈，虽然有利于流体压力的自密封性，理论上压缩变形即使为零，在油压力下也能密封。

但如果密封偶件有偏心，低压时就有可能产生泄漏，这时依靠材料的弹性可以补偿这一偏心造成的密封接触应力不足。弹性可以用回弹力来度量，在同样的变形率下，弹性大回弹力就大。

弹性随温度有较大变化，同一材料在不同温度下的弹性不同。许多橡胶（如丁腈橡胶）在温度为-20~20℃时弹性出现最小值，而某些橡胶（如硅橡胶）在很宽的温度范围内弹性变化不大。

4.永久变形

密封件是因其在密封槽中有一定的压缩变形，靠变形恢复力而获得密封能力的。由于密封用的合成橡胶是粘弹性材料，长时间受压会有不可恢复的永久变形。

初期设定的同弹压紧力经长时间的使用后，会因其产生永久变形而逐渐丧失，最终出现泄漏，所以材料的耐压缩永久变形性能，是衡量密封寿命的指标。

橡胶、塑料类高分子材料的永久变形不仅与受力大小有关，还与变形量、变形时间有关。长时间的变形难以恢复，并且变形后的恢复是缓慢完成的。

无论什么材料，其永久变形都或多或少与温度有关，一般在室温附近压缩永久变形最小，低温和高温部使永久变形增加。

压缩永久变形在低温下增加和高温下增加的机理不同。低温压缩永久变形增加，是因为在低温下压缩时，因分子冻结，运动缓慢，短时间内变形残存。一旦恢复室温，将恢复室温时变形值。所以低温下的残存变形是一种可逆变形。

与此相反，室温至高温温度段的压缩永久变形是在压缩状态下伴有化学变化的结果，所以即使在室温下长时间放置，也几乎不会有变形恢复，是一种不可逆变形。使用中材料的压缩量一般不超过30%；安装后的拉伸量不超过5%。否则产生永久变形，密封失效。

测量压缩永久变形比较简单，可取标准厚度如12.5mm的圆柱作为试件，实用中也可用与实际制品厚度相近的O形圈作为试件。

考虑压缩永久变形的时间效应，测试低温压缩永久变形，在测试温度下压缩一定时间，在原温度下释压，放置30min后，在试验温度下测定试件厚度。

测试高温压缩永久变形，在压缩状态下和试验温度中保持一定时间，释压后在室温下放置30min，在空温下测量试件厚度。高温下的压缩永久变形可作为橡胶材料的寿命指标。

5.耐磨性

对于动密封而言，耐磨性也是材料寿命的指标。材料的耐磨性一般用磨损试验来考察，即用一定时间的磨损量来衡量。

实际的磨损是一个复杂的过程，受润滑状态、密封表面的粗糙度、介质工作压力、载荷、滑动距离、运动速度以及温度等使用条件的影响很大。

而从材料本身的因素看，材料的耐磨性与硬度关系密切，材料越硬，越耐磨，此外还与抗张强度有关。

6.摩擦系数

动密封低速运动时，摩擦阻力是引起运动不平稳的主要原因，对元件和系统性能造成了不良影响，所以对动密封来说，摩擦性能是重要的性能之一，摩擦系数是摩擦性能的一个评价指标。

合成橡胶的摩擦系数较大，但对于液压密封用合成橡胶来说，单独考察材料摩擦系数没有太大意义，这是因为密封在运动状态时，通常处于工作油液或润滑剂参与的混合润滑状态。

润滑条件对摩擦系数有很大影响，如NBR的动摩擦系数，依测定条件可在0.5~3之间变化。

气动元件工作中润滑条件差一些，无供油气缸只在安装时涂以润滑脂，使用中不另外供给润滑剂，对于这类密封，材料的摩擦系数需慎重选择。

合成橡胶的硬度与摩擦系数有关，硬度越高摩擦系数越低；合成树脂摩擦系数一般低于橡胶；摩擦系数最小的是聚四氟乙烯，无润滑摩擦系数达0.04。

除此之外摩擦系数还与表面状态、接触应力、运动速度等许多因素有关，十分复杂。直接测定摩擦系数比较困难，一般实验方法是测量某一标准状态下的摩擦力。

静摩擦力受前述各种因素的影响，测量误差较大，测量值只能作为参考；与之相比，动摩擦力能获得较稳定的、有重复性的测量值。实用中摩擦力主要影响最低启动压力，所以常以最低启动压力作为摩擦特性的指标。

7.弯曲疲劳强度

合成橡胶的耐疲劳强度较强，但使用时也不能完全忽视疲劳破坏。运动用密封，特别是有震动的场合，密封件形状反复改变，要注意密封件的疲劳损坏。

对摩擦力影响较为敏感的气动密封中，为了降低摩擦阻力，多将密封件制成易于变形的形状，这样，如果润滑状况恶化，密封件就会反复变形，出现疲劳。所以，这种情况下，掌握材料的弯曲疲劳强度很重要。

弯曲强度可用断裂试验测试。方法是对试件施以反复的弯曲变形，记录发生断裂时的弯曲次数和断裂扩展速度，用以反映弯曲强度。

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