高分子材料常用老化试验方法及相关标准——丹泊仪器

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户外用高分子材料及其制品长期暴露于太阳光照、雨水等环境中,如果想要了解其在户外能够使用多长时间而不失效,就要模拟太阳光等户外环境条件进行老化试验和评价,这就是我们通常所说的老化试验测试。

老化试验是模拟材料或产品在实际使用环境下的老化性能,比如:如果产品使用在浴室等潮湿且温度偏高的环境中就要进行湿热老化;如果产品使用在机器设备的散热位置就要进行热氧老化;同理,根据产品出口到不同国家地区会有相应的测试标准。

常用老化试验方法

温度冲击老化试验箱

 

自然气候暴露试验

自然气候暴露试验,就是将高分子材料试验样品或制件或整个产品暴露于真实的大气环境下,以获得材料在真实环境下的老化行为,这种老化试验方法所获得的老化信息最为准确,是获得高分子材料老化行为的最为有效的方法,但是这种试验方法周期时间太长,费时费力。可以进行自然气候暴晒试验的场所有很多,如美国的佛罗里达自然暴晒场、新疆吐鲁番自然暴晒场、广州自然暴晒场等等。

人工气候老化试验

人工气候老化试验,就是通过人工气候老化箱对真实大气环境条件进行模拟或者是加强某一环境因素以在短时间内获得材料老化行为的老化试验方法。通常使用的人工气候老化箱主要有氙灯气候老化老化箱、荧光灯气候老化试验箱以及碳弧灯气候老化试验箱等。这几种气候老化试验箱都是从光照、温度、湿度、雨水或者凝露等主要气候因素对自然环境因素进行模拟或加强而实现材料老化的。当然试验的光照强度要比实际户外光照的强度要大很多,从而缩短测试时间,可以通过短时间的测试了解产品使用多少年后的老化情况。

热空气老化试验

热空气老化试验,也就是通常所说的热氧老化试验,是评价高分子材料耐热氧老化性能的主要试验方法。一般来讲,在实际使用环境下,高分子材料的耐热性还是没问题的,但由于氧的存在,那么,在热和氧的作用下,高分子链断裂产生活性自由基,使其发生自由基链式反应,导致高分子发生降解或交联而老化。热氧老化试验通常在恒温鼓风干燥试验箱内进行,老化温度根据试验要求进行设定,由此方法以获取高分子材料的老化行为与规律,从而有针对性的对高分子材料进行改性,提高其使用性能。

湿热老化试验

湿热老化试验,就是用于评价高分子材料在高湿、高温环境下耐老化性能的老化试验方法。在高湿度环境下,水分能够渗透到高分子材料内部,导致高分子材料发生溶胀,部分亲水性基团发生水解,导致高分子材料发生老化降解。另外,水分渗入到高分子材料内部,还能够导致高分子材料内部的添加剂,如增塑剂、配合剂以及其它物质的溶解与迁移,影响高分子材料的机械性能。在高热的作用下,热又可以促进水分的这种渗透作用,热促进高分子链运动加剧,分子间作用力减小,促进了水分的渗透作用,加速了高分子材料的降解。这对于那些分子结构中含有易水解基团的高分子材料(如尼龙、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯等等)及其重要。根据材料或制品在不同的使用环境条件来确定湿热老化试验条件(温度和湿度),通常在湿热老化试验箱内进行。

臭氧老化试验

 

臭氧是大气中及其稀少的气体,但是其却对高分子材料的破坏力极强,臭氧能够与高分子材料化学结构中的不饱和键以及还原性基团发生不可逆转的化学反应,导致高分子材料发生氧化降解,从而失去使用价值。尤其是对于含有双键的橡胶材料,表现出极强的破坏力。臭氧具有很强的活性,它能够分解出活性更强的原子氧,与橡胶分子中的双键进行化学反应,导致橡胶发生老化,出现龟裂、变脆等现象。高分子材料的臭氧老化试验通常在臭氧老化试验箱内进行,臭氧由臭氧发生器提供,其浓度可通过混合器与空气混合进行调节,臭氧的浓度一般根据材料实际使用所处的环境条件来确定。另外,臭氧老化箱内的温度、湿度等因素也可进行调节,从而达到试验的目的,获取材料的耐臭氧老化性能以及臭氧老化行为与规律。

 

高低温交变老化试验

高低温交变老化试验,是评价高分子材料耐温性能的老化试验方法,这对于高分子材料在温度变化剧烈使用环境下或昼夜温差比较大的地区的老化性能评价非常重要。如:对于高分子胶黏剂而言,高温可以加速高分子胶黏剂链的运动速率,低温则可以导致高分子胶黏剂产生内应力,高低温交变导致高分子胶黏剂发生链的断裂,发生老化降解。对于橡胶而言,高温可加速分子链的热运动,使橡胶发生交联,低温可导致橡胶分子链的冻结,使其变脆,弹性下降,发生老化。高低温交变老化试验通常在温度交变老化试验箱内进行,从某一温度T1(一般为室温)以恒定的升温速率升温至某一温度T2,维持T2温度一定时间,然后再以恒定的降温速率,降温降至某一温度T3,维持T3温度一定时间,然后在升温至T1,此为一个温度循环。循环周期长短,可根据具体试验要求而定。

 

介质老化试验

耐介质老化老化试验,是评价高分子材料耐介质老化性能,预测其在某种介质中的寿命等常用的一种试验方法。某些高分子材料在使用的过程中要长期在某种介质中浸泡,比如长期从事海上作业或海底作业的装备上的高分子材料要长期在海水中浸泡,航空飞机某些部件要长期接触航空燃油等,这都要求高分子材料拥有较强的耐介质老化性能。老化试验所使用的介质,可以根据高分子材料具体所使用的环境进行配制,可以是人造海水、盐水、雨水、酸碱溶液、燃油以及其它有机溶剂等等。

2019年4月9日 11:39
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