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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