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高分子材料壽命知多少(二)---如何模擬自然環境中的老化情況?

2018-12-18  瀏覽量:1100

五十路”總體介紹了高分子材料壽命預估的原理和方法,可知,如果模擬正常的自然環境老化所需的周期很長,便不利於監控,因此采用加速老化,構建模型的方式以期在短時間內獲得實驗結果,便於記錄。高分子材料壽命知多少(二)就將講解:在實驗室條件下,如何模擬自然環境中的老化情況?對加速老化實驗方法進行介紹。

 

老化的影響因素

 

預實施合適恰當的老化實驗,需要先了解老化的影響因素。

 

 

老化的實驗方法

 

根據實際情況下的具體老化因素,判斷采用何種老化方法。

 

常用老化方法用途主要儀器
熱空氣加速老化試驗法:高溫常壓下的空氣中的老化試驗評估產品在加熱條件下的使用壽命高溫箱和熱老化試驗箱
濕熱加速老化試驗法:在壹定的濕、熱條件下老化試驗評估產品在熱、濕條件下的使用壽命恒溫恒濕箱和快速溫變濕熱試驗箱
人工氣候試驗法:模擬大氣環境中的光、氧、熱、濕度等因素的壹種人工加速老化試驗方法評估產品在光、氧、熱、濕度條件下的使用壽命氙弧燈光源、熒光紫外燈光源、開放式碳弧燈光源

 

人工加速老化實驗方法主要包括:熱空氣老化實驗、濕熱老化實驗、人工氣候實驗法(光老化實驗、臭氧老化實驗、鹽霧腐蝕實驗、耐寒性實驗)以及抗黴實驗等等。

 

熱空氣老化實驗:加熱可使高聚物分子發生鏈斷裂從而產生自由基,形成自由基鏈式反應,導致聚合物降解和交聯,性能劣化。根據材料的使用要求來確定具體的實驗溫度,溫度上限可根據有關技術規範,壹般對於熱塑性材料應低於其維卡軟化點,對於熱固性材料應低於其熱變形溫度。

 

濕熱老化實驗:有些高分子材料會在高溫高濕的環境中存儲或者使用,高溫的水汽對高分子材料具有壹定的反滲透能力,降低了分子間的作用力,導致老化失效。濕熱老化實驗模擬標準大氣環境(氮氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣),溫度40℃-60℃,濕度90%RH以上。

 

人工氣候試驗法:常見的是光老化、臭氧老化和鹽霧實驗等。

 

●光老化---波長越短,所含能量就越高,越有可能破壞分子的化學鍵。紫外光在塑料老化過程中扮演了重要角色。實驗室模擬光老化主要采用氙弧燈光源、熒光紫外燈光源、開放式碳弧燈光源等作為光源。以下為光老化原理:

 

a.光引發:

 

b.鏈增長:

 

c.鏈終止:

 

●臭氧老化---臭氧雖然在大氣中的含量很微小,卻是橡膠龜裂的主要因素。臭氧老化法主要是通過模擬和強化大氣中的臭氧條件,快速鑒定橡膠抗臭氧的能力。例如,橡膠等高分子防水材料經常做此項老化實驗。

 

●鹽霧腐蝕實驗---當鹽霧的微粒沈降附著在材料的表面上,便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液,在壹定的溫濕度條件下,溶液中的氯離子通過材料的微孔逐步滲透到內部,引起材料的老化或金屬的腐蝕。因此,鹽霧實驗用來鑒定材料的電化學腐蝕的性能。例如,設在海邊的壹些電力機組、油田等長期受海洋影響的設備,經常做鹽霧腐蝕實驗。

 

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