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高分子材料寿命知多少(二)---如何模拟自然环境中的老化情况?

2018-12-18  浏览量:230

高分子材料寿命知多少(一)”总体介绍了高分子材料寿命预估的原理和方法,可知,如果模拟正常的自然环境老化所需的周期很长,便不利于监控,因此采用加速老化,构建模型的方式以期在短时间内获得实验结果,便于记录。高分子材料寿命知多少(二)就将讲解:在实验室条件下,如何模拟自然环境中的老化情况?对加速老化实验方法进行介绍。

 

老化的影响因素

 

预实施合适恰当的老化实验,需要先了解老化的影响因素。

 

 

老化的实验方法

 

根据实际情况下的具体老化因素,判断采用何种老化方法。

 

常用老化方法 用途 主要仪器
热空气加速老化试验法:高温常压下的空气中的老化试验 评估产品在加热条件下的使用寿命 高温箱和热老化试验箱
湿热加速老化试验法:在一定的湿、热条件下老化试验 评估产品在热、湿条件下的使用寿命 恒温恒湿箱和快速温变湿热试验箱
人工气候试验法:模拟大气环境中的光、氧、热、湿度等因素的一种人工加速老化试验方法 评估产品在光、氧、热、湿度条件下的使用寿命 氙弧灯光源、荧光紫外灯光源、开放式碳弧灯光源

 

人工加速老化实验方法主要包括:热空气老化实验、湿热老化实验、人工气候实验法(光老化实验、臭氧老化实验、盐雾腐蚀实验、耐寒性实验)以及抗霉实验等等。

 

热空气老化实验:加热可使高聚物分子发生链断裂从而产生自由基,形成自由基链式反应,导致聚合物降解和交联,性能劣化。根据材料的使用要求来确定具体的实验温度,温度上限可根据有关技术规范,一般对于热塑性材料应低于其维卡软化点,对于热固性材料应低于其热变形温度。

 

湿热老化实验:有些高分子材料会在高温高湿的环境中存储或者使用,高温的水汽对高分子材料具有一定的反渗透能力,降低了分子间的作用力,导致老化失效。湿热老化实验模拟标准大气环境(氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气),温度40℃-60℃,湿度90%RH以上。

 

人工气候试验法:常见的是光老化、臭氧老化和盐雾实验等。

 

●光老化---波长越短,所含能量就越高,越有可能破坏分子的化学键。紫外光在塑料老化过程中扮演了重要角色。实验室模拟光老化主要采用氙弧灯光源、荧光紫外灯光源、开放式碳弧灯光源等作为光源。以下为光老化原理:

 

a.光引发:

 

b.链增长:

 

c.链终止:

 

●臭氧老化---臭氧虽然在大气中的含量很微小,却是橡胶龟裂的主要因素。臭氧老化法主要是通过模拟和强化大气中的臭氧条件,快速鉴定橡胶抗臭氧的能力。例如,橡胶等高分子防水材料经常做此项老化实验。

 

●盐雾腐蚀实验---当盐雾的微粒沉降附着在材料的表面上,便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液,在一定的温湿度条件下,溶液中的氯离子通过材料的微孔逐步渗透到内部,引起材料的老化或金属的腐蚀。因此,盐雾实验用来鉴定材料的电化学腐蚀的性能。例如,设在海边的一些电力机组、油田等长期受海洋影响的设备,经常做盐雾腐蚀实验。

 

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