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解析7種高分子材料老化試驗方法比對

更新時間:2017-12-12   點擊次數:3035次

  老化試驗主要是指針對橡膠、塑料產品、電器絕緣材料及其他材料進行的熱氧老化試驗;或者針對電子零配件、塑化產品的換氣老化試驗。目前,研究高分子材料的老化試驗方法有很多,主要包括氣候老化試驗,紫外老化試驗,臭氧老化試驗,熱空氣老化試驗,高低溫交變老化試驗,濕熱老化試驗,介質老化試驗,鹽霧老化試驗等。

1、氣候老化試驗

所謂氣候老化試驗就是將高分子材料試驗樣品暴露于大氣環(huán)境條件下,從而獲得材料樣品在大氣環(huán)境暴露下的老化規(guī)律,對高分子材料的性能進行分析,并預測其使用壽命的一種研究方法。

氣候老化試驗又可以分為兩種:

A、其中一種便是自然暴露試驗,即將高分子材料試驗樣品暴露于真實的大氣環(huán)境下,以獲得材料在真實環(huán)境下的老化行為,這種老化試驗方法所獲得的老化信息zui為準確,是獲得高分子材料老化行為的zui為有效的方法,但是這種試驗方法周期時間太長,費時費力。在美國的佛羅里達州、中國的萬寧、漠河以及武漢等地都有人進行過為期超過一年的大氣暴露試驗。

B、另外一種便是人工氣候老化試驗,人工氣候老化試驗即是指人通過在室內對真實大氣環(huán)境條件進行模擬或者是加強某一環(huán)境因素以在短時間內獲得材料老化行為的老化試驗方法,這又被稱為人工模擬老化或者人工加速老化。人工氣候老化通常是在人工氣候老化箱內進行的。通常使用的人工氣候老化箱主要有氙燈氣候老化老化箱、熒光燈氣候老化試驗箱以及碳弧燈氣候老化試驗箱等。這幾種氣候老化試驗箱都是從光照、溫度、濕度、雨水或者凝露等主要氣候因素對自然環(huán)境因素進行模擬或加強而實現材料老化的。此外,材料的老化試驗還要依據一定的測試標準進行開展。

2、紫外老化試驗

太陽光中的紫外光,由于其所具備的光能與高分子化學鍵的鍵能相當,能夠引起高分子化合物鏈的斷裂,是導致高分子材料老化降解的主要因素。紫外老化試驗即是指將高分子材料老化試驗樣品置于紫外光場下,進行暴露,從而獲得高分子材料老化行為及規(guī)律的試驗方法。通常紫外老化試驗會規(guī)定,紫外區(qū)及輻照強度,比如40W/m2,在300nm—400nm波長范圍內等。紫外老化試驗所使用的光源通常有氙燈、熒光燈、氚燈以及氘燈等,其中氙燈能夠很好的模擬太陽光譜,熒光燈能夠很好的模擬太陽光中的紫外光譜,氚燈所提供的能量較強,一般用于做加速老化試驗。

3、臭氧老化試驗

臭氧是大氣中及其的氣體,但是其卻對高分子材料的破壞力*,臭氧能夠與高分子材料化學結構中的不飽和鍵以及還原性基團發(fā)生不可逆轉的化學反應,導致高分子材料發(fā)生氧化降解,從而失去使用價值。尤其是對于含有雙鍵的橡膠材料,表現出*的破壞力。臭氧具有很強的活性,它能夠分解出活性更強的原子氧,與橡膠分子中的雙鍵進行化學反應,導致橡膠發(fā)生老化,出現龜裂、變脆等現象。高分子材料的臭氧老化試驗通常在臭氧老化試驗箱內進行,臭氧由臭氧發(fā)生器提供,其濃度可通過混合器與空氣混合進行調節(jié),臭氧的濃度一般根據材料實際使用所處的環(huán)境條件來確定。另外,臭氧老化箱內的溫度、濕度等因素也可進行調節(jié),從而達到試驗的目的,獲取材料的耐臭氧老化性能以及臭氧老化行為與規(guī)律。

4、熱空氣老化試驗

熱是導致高分子材料發(fā)生老化的主要因素之一,熱可以加速高分子鏈的運動,導致高分子鏈的斷裂,產生活性自由基,使其發(fā)生自由基鏈反應,導致高分子發(fā)生降解或交聯,熱空氣老化試驗是評價高分子材料,研究高分子材料耐老化性能的主要試驗方法之一,通常在恒溫鼓風干燥試驗箱內進行。干燥箱內溫度可根據試驗要求進行設定,高分子材料暴露于干燥性取樣,進行測試,以獲取高分子材料的老化行為與規(guī)律,從而有針對性的對高分子材料進行改性,提高其使用性能。

5、溫度交變老化試驗

溫度是導致高分子材料老化的又一重要因素,對于高分子膠黏劑而言,高溫可以加速高分子膠黏劑鏈的運動速率,低溫則可以導致高分子膠黏劑產生內應力,高低溫交變導致高分子膠黏劑發(fā)生鏈的斷裂,發(fā)生老化降解。對于橡膠而言,高溫可加速分子鏈的熱運動,使橡膠發(fā)生交聯,低溫可導致橡膠分子鏈的凍結,使其變脆,彈性下降,發(fā)生老化。高低溫交變老化試驗是評價高分子材料耐溫性能的老化試驗方法,通常在溫度交變老化試驗箱內進行,從某一溫度T1(一般為室溫)以恒定的升溫速率升溫至某一溫度T2,維持T2溫度一定時間,然后再以恒定的降溫速率,降溫降至某一溫度T3,維持T3溫度一定時間,然后在升溫至T1,此為一個溫度循環(huán)。循環(huán)周期長短,可根據具體試驗要求而定。

6、濕熱老化試驗

濕熱老化試驗是評價高分子材料在高濕、高溫環(huán)境下耐老化性能的有效方法。在高濕度環(huán)境下,水分能夠滲透到高分子材料內部,導致高分子材料發(fā)生溶脹,部分親水性基團發(fā)生水解,導致高分子材料發(fā)生老化降解。另外,水分滲入到高分子材料內部,還能夠導致高分子材料內部的添加劑,如增塑劑、配合劑以及其它物質的溶解與遷移,影響高分子材料的機械性能。在高熱的作用下,熱又可以促進水分的這種滲透作用,熱促進高分子鏈運動加劇,分子間作用力減小,促進了水分的滲透作用,加速了高分子材料的降解。不同的高分子材料有不同的配方,所以他們的濕熱老化機理也不盡相同,濕熱老化試驗進行時要根據不同的高分子材料,選用不同的老化標準。濕熱老化試驗通常在濕熱老化試驗箱內進行,溫度和濕度可以根據試驗要求自行設定。

7、介質老化試驗

某些高分子材料在使用的過程中要長期在某種介質中浸泡,比如長期從事海上作業(yè)或海底作業(yè)的裝備上的高分子材料要長期在海水中浸泡,航空飛機某些部件要長期接觸航空燃油等,這都要求高分子材料擁有較強的耐介質老化性能。耐介質老化老化試驗是評價高分子材料耐介質老化性能,預測其在某種介質中的壽命等常用的一種試驗方法。老化試驗所使用的介質,可以根據高分子材料具體所使用的環(huán)境進行配制,可以是人造海水、鹽水、雨水、酸堿溶液、燃油以及其它有機溶劑等等。