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7种高分子材料老化试验方法

时间:2022-07-18点击次数:63信息来源:


老化试验是什么?

老化试验主要是指橡胶、塑料制品、电气绝缘材料等材料的热氧老化试验;或电子零件、塑料制品的通风老化试验。

老化试验分为温度老化、阳光老化、加载老化等

高温老化一般分为几个等级,工业一般为70度、4小时、15度,一般为40度、55度、70度、85度,时间一般为4小时。

根据老化试验产品的数量,分为两种试验方法

1、 老化箱

主要针对塑料产品,数量和体积小的产品更实用。

2.老化柜或老化房

主要针对高性能电子产品(如:计算机、显示器、终端、汽车电子产品、电源供应器、主板、监视器、交换充电器等)。模拟高温、恶劣的环境设备,是提高产品稳定性、可靠性的重要实验设备,是提高产品质量和竞争力的重要生产过程,广泛应用于电力电子、计算机、通信、生物制药等领域


七种老化试验方法

目前,聚合物材料的老化试验方法有很多,主要包括气候老化试验、紫外线老化试验、臭氧老化试验、热空气老化试验、高低温交替老化试验、湿热老化试验、介质老化试验、盐雾老化试验等。

1.气候老化试验

所谓气候老化试验,是一种研究方法,将聚合物材料试验样品暴露在大气环境中,从而获得材料样品暴露在大气环境中的老化规律,分析聚合物材料的性能,预测其使用寿命。

气候老化试验可分为两种:

其中一种是自然暴露试验,即聚合物材料试验样品暴露在真实的大气环境中,获得材料在真实环境中的老化行为,老化试验方法获得较准确的老化信息,是获得聚合物材料老化行为较有效的方法,但试验方法周期太长,耗时费力。佛罗里达州、中国万宁、漠河、武汉等地进行了为期一年多的大气暴露试验。

另一种是人工气候老化试验。人工气候老化试验是指人们通过模拟室内真实的大气环境条件或加强某一环境因素在短时间内获得材料老化行为的老化试验方法,也称为人工模拟老化或人工加速老化。人工气候老化通常在人工气候老化箱中进行。常用的人工气候老化箱主要有氙灯气候老化箱、荧光灯气候老化试验箱、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。此外,材料的老化试验应按照一定的试验标准进行。


2.紫外老化试验

太阳中的紫外线是导致聚合物材料老化降解的主要因素,因为它的光能与聚合物化学键的键能相当。紫外线老化试验是指将聚合物材料老化试验样品放置在紫外线光场下,以获得聚合物材料老化行为和常规的试验方法。紫外线老化试验通常规定紫外线区域和辐照强度,如40W/m2,在300nm—400nm在波长范围内等。紫外线老化试验中使用的光源通常包括氙气灯、荧光灯、ー灯和锶灯,其中氙气灯可以很好地模拟太阳光谱,荧光灯可以很好地模拟太阳光中的紫外线光谱。δ灯提供强大的能量,通常用于加速老化试验。

3.臭氧老化试验

臭氧是大气中的稀有气体,但对聚合物材料具有很强的破坏性。臭氧与聚合物材料化学结构中的不饱和键和还原基团发生不可逆转的化学反应,导致聚合物材料氧化降解,从而失去使用价值。尤其是含有双键的橡胶材料,具有很强的破坏力。臭氧活性强,能分解活性强的原子氧,与橡胶分子中的双键发生化学反应,导致橡胶老化、开裂、脆化。聚合物材料的臭氧老化试验通常在臭氧老化试验箱中进行。臭氧由臭氧发生器提供,浓度可通过混合器与空气混合来调节。臭氧浓度一般根据材料的实际使用情况确定。此外,还可以调整臭氧老化箱中的温度、湿度等因素,以达到试验的目的,获得材料的耐臭氧老化性能、臭氧老化行为和规律。

4.热空气老化试验

热是导致聚合物材料老化的主要因素之一。热能加速聚合物链的运动,导致聚合物链断裂,产生活性自由基,产生自由基链反应,导致聚合物降解或交联。热空气老化试验是评价聚合物材料耐老化性的主要试验方法之一,通常在恒温鼓风干燥试验箱中进行。干燥箱内的温度可根据试验要求设定。聚合物材料暴露在干燥中,定期取样和,以获得聚合物材料的老化行为和规律,从而改进聚合物材料,提高其使用性能。

5.温度交变老化试验

温度是导致聚合物材料老化的另一个重要因素。对于聚合物粘合剂,高温可加速聚合物粘合剂链的运动速率,低温可导致聚合物粘合剂产生内应力,高低温交替导致聚合物粘合剂链断裂、老化和降解。对于橡胶来说,高温可以加速分子链的热运动,使橡胶交联。低温会导致橡胶分子链冻结、脆化、弹性降低和老化。高低温交变老化试验是一种评价聚合物材料耐温性的老化试验方法。它通常在温度交变老化试验箱中进行T1(一般为室温)以恒定的温率升温到一定温度T2,维持T2温度一定时间,然后以恒定的冷却速率冷却到一定的温度T3,维持T3温度升高到一定时间T这是一个温度循环。循环周期可根据具体试验要求确定。

6.湿热老化试验

湿热老化试验是评价高湿、高温环境下聚合物材料耐老化性的有效方法。在高湿度环境下,水可以渗透到聚合物材料中,导致聚合物材料膨胀,部分亲水基团水解,导致聚合物材料老化降解。此外,水渗入聚合物材料也会导致聚合物材料中的添加剂,如增塑剂、配合剂等物质的溶解和迁移,影响聚合物材料的力学性能。在高热的作用下,热可以促进水的渗透,加剧聚合物链的运动,降低分子之间的力,促进水的渗透,加速聚合物材料的降解[1]。不同的聚合物材料有不同的配方,因此其湿热老化机制也不同。湿热老化试验应根据不同的聚合物材料选择不同的老化标准。湿热老化试验通常在湿热老化试验箱中进行,温度和湿度可根据试验要求湿度。


7.介质老化试验

一些聚合物材料在使用过程中长期浸泡在某种介质中,如长期从事海上作业或海底作业设备聚合物材料长期浸泡在海水中,航空飞机部分部件长期接触航空燃料,这需要聚合物材料具有较强的介质老化性能。耐介质老化试验是一种常用的试验方法,如评估聚合物材料的耐介质老化性,预测其在某种介质中的寿命。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。


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