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高分子材料老化试验方法和老化种类

发布时间:2014-10-27浏览:3709次

摘要: 常用的人工老化试验主要有人工气候老化试验(紫外光老化试验箱)、臭氧老化试验(臭氧老化试验箱)、热老化试验(热老化试验箱)、湿热老化试验(湿热老化试验箱)、高温试验和低温试验(高低温测试箱)、温度冲击和温度循环(冷热冲击试验箱)。论述了高分子材料老化的定义和现象及当前高分子材料常用的人工老化试验关键词: 高分子材料; 老化; 试验

O 前言

随着科学技术的飞速发展, 现代汽车制造材料的构成发生了很大的变化, 金属等传统材料的比例下降, 而高分子合成材料的使用则与日俱增。高分子材料大受青睐的原因是其具有原料来源丰富、价格便宜、性能优异、用途广泛、质量轻、易塑形等优点; 但是, 同时也有着容易因为老化而导致刚性差, 易碎, 寿命较短等缺陷。由于高分子材料所固有的特征, 如何采取积极的防护措施减少材料的老化, 延长产品使用寿命就成为人们关注的话题, 本文着重介绍材料老化试验, 以便通过选择适当的测试方法了解材料的老化性能, 确定高分子材料老化防护的措施。

1 高分子材料老化的定义、现象和影响因素

1.1 老化的定义

老化是指随着时间的推移, 在材料中持续发生着各种可逆或不可逆的物化变化。通俗地讲, 老化就是聚合物材料的性能由好变坏的一个过程。老化有物理老化和化学老化两种类型, 物理老化是不涉及聚合物分子结构的变化, 仅是由于物理作用而发生的可逆性的变化; 化学老化指聚合物在加工, 贮藏, 运输和使用过程中,要经受各种外界环境因素, 如热、光照、臭氧、湿热、空气污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响,

使聚合物的性能下降的不可逆的变化。

1.2 老化的现象

老化的现象由于聚合物的种类不同, 使用条件各异, 因而会有不同的老化现象和特征, 老化现象归纳起来有以下四种情况:

(l) 外观的变化。出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱焦烧、光学畸变以及光泽颜色的变化。

(2 ) 物理性能的变化。溶解、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、耐光、透水、透气等性能的变化。

(3) 力学性能的变化。

抗张强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、压缩强度、抗疲劳性能、定伸变形、伸长率、可塑性能、应力松弛、蠕变等性能的变化。

(4 ) 电性能的变化。表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度的变化。

1.3 影响老化的因素

1.3.1 外在因素

(] ) 氧氧在橡胶中和橡胶分子发生游离基链锁反应, 分子链发生断裂或过度交联, 引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。

(2 ) 臭氧

臭氧的化学活性比氧高得多, 破坏性更大, 它同样是使分子链发生断裂, 但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶) 时, 出现与应力作用方向垂直的裂纹, 即所谓“ 臭氧龟裂” ; 作用于变形的橡胶时, 仅表面生成氧化膜而不龟裂。

(3 ) 热

提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是催化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应, 从而加速橡胶氧化反应速度, 这是普遍存在的一种老化现象—热氧老化。

(4 ) 光(高分子材料紫外光老化试验箱)

光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外,橡胶因吸收光能而产生游离基, 引发并加速氧化链反应过程。

(5 ) 机械应力

在机械应力反复作用下, 会使橡胶分子链断裂生成游离荃, 引发氧化链反应, 形成力化学过程〔另外, 在应力作用下容易引起臭氧龟裂。

(6 ) 水分(高分子淋雨试验箱)

水分的作用有两个方面: 橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时, 容易被破坏, 这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解。

特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下, 会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用, 甚至有延缓老化的作用。

(7 ) 其他

对橡胶的作用因素还有化学介质(油、试剂、化学药品等)、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。

1.3.2 内在因素

(l) 聚合物的化学结构。

(2) 物理形态。

(3) 立体归整性。

《4 ) 分子量及其分布。

本文主要从外在因素考虑, 测试各种高分子材料在一定的外界环境条件下的耐老化性能和老化规律。

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