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研究高分子材料的老化試驗方法有哪些,?

來源:上?;厶﹥x器制造有限公司   2022年03月08日 14:31  
高分子材料通常分為塑料,、橡膠,、纖維,、涂料和膠黏劑五大類,也就是我們所說的五大合成材料,。它們在戶外使用時,長期暴露于戶外環(huán)境下,,受到太陽光(特別是290nm-400nm波長范圍內(nèi)的紫外線)照射,、氧氣、雨水,、露水等因素的作用,,極易發(fā)生如褪色、發(fā)脆,、變硬,、發(fā)粘、表面龜裂以及機械性能變差等老化現(xiàn)象,致使其提前失去原有功能和使用價值,。

高分子材料的老化已成為一個非常重要的問題,,實際造成的危害要比人們想象的嚴重得多, 尤其是在苛刻環(huán)境條件下,常導(dǎo)致設(shè)備過早失效,、材料大量流失,,不但在經(jīng)濟上受到很大損失, 導(dǎo)致資源的浪費,,甚至因材料的失效分解造成對環(huán)境的污染,。

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(zhì)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(yù)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:
 
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尤為準確,是獲得高分子材料老化行為的尤為有效的方法,,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。
 
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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)材料老化的。此外,,材料的老化試驗還要依據(jù)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(xué)鍵的鍵能相當,,能夠引起高分子化合物鏈的斷裂,是導(dǎo)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(nèi)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
 
臭氧是大氣中及其稀少的氣體,,但是其卻對高分子材料的破壞力較強,臭氧能夠與高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)中的不飽和鍵以及還原性基團發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng),,導(dǎo)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(xiàn)出較強的破壞力,。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(xué)反應(yīng),導(dǎo)致橡膠發(fā)生老化,,出現(xiàn)龜裂,、變脆等現(xiàn)象,。高分子材料的臭氧老化試驗通常在臭氧老化試驗箱內(nèi)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(diào)節(jié),,臭氧的濃度一般根據(jù)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(nèi)的溫度,、濕度等因素也可進行調(diào)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(dǎo)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(dǎo)致高分子鏈的斷裂,產(chǎn)生活性自由基,,使其發(fā)生自由基鏈反應(yīng),,導(dǎo)致高分子發(fā)生降解或交聯(lián),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(fēng)干燥試驗箱內(nèi)進行。干燥箱內(nèi)溫度可根據(jù)試驗要求進行設(shè)定,,高分子材料暴露于干燥性內(nèi)定期取樣,,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(dǎo)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(dǎo)致高分子膠黏劑產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,,高低溫交變導(dǎo)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(lián),,低溫可導(dǎo)致橡膠分子鏈的凍結(jié),,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(nèi)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(jù)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(nèi)部,,導(dǎo)致高分子材料發(fā)生溶脹,部分親水性基團發(fā)生水解,,導(dǎo)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(nèi)部,,還能夠?qū)е赂叻肿硬牧蟽?nèi)部的添加劑,,如增塑劑、配合劑以及其它物質(zhì)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(jù)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(nèi)進行,,溫度和濕度可以根據(jù)試驗要求自行設(shè)定,。
 
7、介質(zhì)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(zhì)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(zhì)老化性能。耐介質(zhì)老化老化試驗是評價高分子材料耐介質(zhì)老化性能,,預(yù)測其在某種介質(zhì)中的壽命等常用的一種試驗方法。老化試驗所使用的介質(zhì),,可以根據(jù)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,。
 

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