ICS83080；8308001G31園亙中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GBT71412008代替GBT71411992塑料熱老化試驗方法PLASTICSMETHODSOFHEATAGING20080814發(fā)布20090401實施宰瞀骶鬻瓣訾糌瞥簍發(fā)中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會促19GBT71412008前言本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ASTMD551019942001可氧化降解塑料熱老化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范英文版。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)ASTMD551019942001重新起草。考慮到我國國情，在采用ASTMD551019942001時，本標(biāo)準(zhǔn)做了一些修改。有關(guān)技術(shù)性差異已編入正文中并在它們所涉及的條款的頁邊距空白處用垂直單線標(biāo)識。在附錄A中給出了這些技術(shù)性差異及其原因的一覽表供參考。為便于使用，對于ASTMD551019942001還做了下列編輯性修改A“ASTM標(biāo)準(zhǔn)”一詞改為“本標(biāo)準(zhǔn)”；B刪除了ASTMD551019942001的標(biāo)準(zhǔn)說明；C刪除了ASTMD55101994200I的出版注釋；D刪除了ASTMD5510I9942001的引用標(biāo)準(zhǔn)注釋；E增加了國家標(biāo)準(zhǔn)的前言；F規(guī)范性引用文件中，用相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)替代ASTM標(biāo)準(zhǔn)；G增加了附錄A。本標(biāo)準(zhǔn)代替GBT71411992塑料熱空氣暴露試驗方法。本標(biāo)準(zhǔn)與GBT71411992的主要差異如下GBT714L一1992中只有一種熱老化試驗箱方法即強制通風(fēng)的空氣熱老化試驗箱。而本標(biāo)準(zhǔn)提供了兩種熱老化試驗箱方法，即重力對流式熱老化試驗箱和強制通風(fēng)式熱老化試驗箱。這兩種熱老化試驗箱分別適用于不同標(biāo)稱厚度的試樣；一本標(biāo)準(zhǔn)對塑料熱老化試驗提出了更多試驗周期選擇的要求；本標(biāo)準(zhǔn)除了提供單一溫度下每種材料在每個暴露周期的試驗方法和結(jié)果比較方法外，還提供了在一系列溫度下每種材料進行暴露試驗時的試驗方法和結(jié)果比較方法。試驗結(jié)果可用于材料溫度穩(wěn)定性的基本評定或在設(shè)定溫度下的最大預(yù)期使用壽命的評估。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會老化方法分技術(shù)委員會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位廣州合成材料研究院有限公司、無錫市錦華試驗設(shè)備有限公司、北京天加科技有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)參加單位珠海遠康企業(yè)有限公司、龍口市道恩工程塑料有限公司、廣州金發(fā)科技股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人王浩江、邵芳、李杰、單金華、楊欣華、楊育農(nóng)、謝振平。本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況GB714L1986、GBT71411992。GBT71412008塑料熱老化試驗方法1范圍11本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了塑料僅在不同溫度的熱空氣中暴露較長時間時的暴露條件。本標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了熱暴露的方法，而未對試驗方法或試樣進行規(guī)定。熱對塑料任何性能的影響都可以通過選擇適合的試驗方法和試樣來測定，本標(biāo)準(zhǔn)推薦使用ASTMD3826標(biāo)準(zhǔn)來測定脆化終點，脆化終點是指在01MMMIN的初始應(yīng)變速率下，當(dāng)75的被測試樣斷裂伸長率為5或更小值時，材料即達到其脆化終點。12本標(biāo)準(zhǔn)給出了比較材料熱老化性能的導(dǎo)則，這些性能通過某相關(guān)性能的變化來測定也就是說，脆化性能通過伸長率的減少來測定。本標(biāo)準(zhǔn)適用于評價使用時易氧化的塑料。13按照本標(biāo)準(zhǔn)得到的結(jié)果受到所用熱老化試驗箱類型的影響。使用者可以選擇兩種方法中的一種進行熱老化試驗箱暴露?；谶@兩種方法的結(jié)果不應(yīng)相互混淆。131方法A重力對流式熱老化試驗箱推薦用于標(biāo)稱厚度不大于O25MM的薄型試樣。132方法B強制通風(fēng)式熱老化試驗箱推薦用于標(biāo)稱厚度大于025MM的試樣。14本標(biāo)準(zhǔn)介紹了在單一溫度下比較材料熱老化性能的方法。本標(biāo)準(zhǔn)還描述了材料在一系列溫度下測定熱老化性能的方法，以此來估計在某更低溫度下材料發(fā)生規(guī)定特性變化所需的時間。本標(biāo)準(zhǔn)沒有預(yù)計應(yīng)力、環(huán)境、溫度和控時失效等因素相互作用時的熱老化性能。15本標(biāo)準(zhǔn)沒有涉及相關(guān)安全性的說明，即使有也漢與其應(yīng)用有關(guān)。本標(biāo)準(zhǔn)的使用者在使用前有責(zé)任建立適用的安全和健康規(guī)范，并確定應(yīng)用規(guī)章限制。注沒有等同于本標(biāo)準(zhǔn)的ISO標(biāo)準(zhǔn)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注明日期的引用文件，其隨后所有的修改單不包括勘誤的內(nèi)容或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡不注明日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GBT2035塑料術(shù)語及其定義GBT20352008ISO4721999，IDTGBT2918塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境GBT29181998IDTISO2911997GBT7142塑料長期熱暴露后時間一溫度極限的測定GBT71422002ISO25781993，MODGBT1102641999確定電氣絕緣材料耐熱性的導(dǎo)則第4部分老化烘箱單室烘箱IDTIEC60216411990ISO160142塑料體積排斥色譜法測定平均分子量及分布第2部分通用校正法ASTMD382619982002用拉伸試驗測定聚乙烯和聚丙烯降解最終老化點的測定3術(shù)語和定義GBT2035的術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。4意義和應(yīng)用41由于按本標(biāo)準(zhǔn)所獲得結(jié)果與實際使用環(huán)境的相關(guān)性沒有被確定，因此，這些結(jié)果僅用于比較和評級。42在熱環(huán)境下暴露的可降解塑料可能發(fā)生多種物理和化學(xué)變化。暴露時間的長短和溫度的高低決】GBT71412008定了發(fā)生變化的程度和類型。高溫短暴露周期通常就足以縮短可氧化降解塑料的誘導(dǎo)期，這個過程會發(fā)生抗氧劑和增塑劑的消耗。物理性能如拉伸強度、沖擊強度、伸長率和模量可能在誘導(dǎo)期內(nèi)引起變化；然而，這些變化通常不是由于分子量的降低，而僅僅是一種隨溫度變化的響應(yīng)，如結(jié)晶度增加或揮發(fā)物減少或二者同時發(fā)生。43一般情況下，塑料在高溫下的短期暴露會釋放出易揮發(fā)物質(zhì)，如水分、溶劑或增塑劑；減少模塑應(yīng)力；增進熱固性塑料固化；提高結(jié)晶度；并使增塑劑或著色劑或二者均發(fā)生顏色變化。通常，隨著揮發(fā)物的減少或進一步的聚合反應(yīng)將會出現(xiàn)進一步收縮。44某些塑料，如PVC，可能會由于增塑劑的損失或聚合物分子鏈的斷裂而變脆。聚丙烯及其共聚物在分子發(fā)生降解時往往會變得非常脆，而聚乙烯則會在拉伸強度和伸長率變小和脆化之前變?nèi)彳洝?5材料的脆化未必與分子量的減小相一致。應(yīng)使用試驗方法ISO160142來測定在熱暴露過程中可能發(fā)生的分子量變化。46所觀測到的性能變化取決于該被測性能，不同的性能可能不會按相同的速率變化。多數(shù)情況下，極限性能如斷裂強度或斷裂伸長率對降解的敏感程度比大多數(shù)性能如模量要高。47樣品的暴露效果可能顯著不同，尤其是在長時間暴露時，誤差會隨時間累積。影響數(shù)據(jù)再現(xiàn)性的因素包括熱老化試驗箱內(nèi)的溫度控制程度，熱老化試驗箱的濕度，試樣表面的空氣流速以及暴露周期。在長期試驗中，某些材料由于受濕度的影響容易降解。如水解敏感的材料即水解可降解塑料在進行長期熱試驗時，會由于濕氣的原因而發(fā)生降解。48本標(biāo)準(zhǔn)的目的就是提供相應(yīng)的信息，以便對材科在一定熱老化條件下暴露后進行相應(yīng)的物理性能比較由于沒有考慮與絕大多數(shù)實際應(yīng)用有關(guān)的應(yīng)力或環(huán)境的影響，因此，在使用從本標(biāo)準(zhǔn)中獲得的結(jié)果時需十分謹慎。使用者在選擇材料時，還必須考慮諸如水分、土壤和機械力作用等與實際應(yīng)用情況相符的其他因素的影響。49事實上可能存在多個溫度值，每一個失效判據(jù)都對應(yīng)一個溫度值。因此，為確保任何應(yīng)用中溫度值的有效性，熱老化程序必須與最終產(chǎn)品的預(yù)定暴露條件完全相同。如果材料的最終使用方式是老化程序所沒有評估的，那么由此所得的溫度指數(shù)不適于材料的這種應(yīng)用方式。410在某些情況下，材料可以在一個溫度下暴露一個特定周期，緊接著在另一個溫度下暴露一個特定周期，本標(biāo)準(zhǔn)適于這些方面的應(yīng)用。在得到第一個溫度的熱老化曲線后，第二個溫度下的熱老化茁線就可以通過對經(jīng)第一個溫度暴露后的樣品進行暴露而得到。411當(dāng)用基于一系列溫度下試驗數(shù)據(jù)的阿累尼烏斯曲線或方程估計在某一更低溫度下達到規(guī)定性能變化的時間時可能存在非常大的誤差。達到規(guī)定性能變化或失效的時間估計值應(yīng)始終在95的置信區(qū)間內(nèi)。5設(shè)備51環(huán)境條件設(shè)備的環(huán)境條件，應(yīng)提供環(huán)境狀態(tài)調(diào)節(jié)。52熱老化試驗箱521方法A重力對流式熱老化試驗箱推薦使用標(biāo)稱厚度不大于025M122的試樣。熱老化試驗箱裝置應(yīng)與GBT1102641999一致不帶強制空氣循環(huán)。522方法B強制通風(fēng)式熱老化試驗箱推薦使用標(biāo)稱厚度大于O25MM的試樣。熱老化試驗箱裝置應(yīng)與GBT1102641999一致帶強制空氣循環(huán)，采用5010次H的換氣率及箱內(nèi)保持均勻的試驗溫度。推薦使用監(jiān)測暴露溫度和濕度的記錄儀器。53試樣架試樣架的設(shè)計應(yīng)確保試樣周圍的空氣流通。54試驗儀器用于根據(jù)相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)測定選定的一種性能或多種性能。2GBT714120086試樣61所需試樣的數(shù)量和類型應(yīng)符合檢測特定性能的相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在所選的每個周期和溫度下均應(yīng)滿足該要求。在所選的每個周期和溫度下每種材料至少暴露三個平行試樣，除非另有規(guī)定或所有相關(guān)方另有商定。62試樣厚度應(yīng)相當(dāng)于但不大于預(yù)期應(yīng)用中的最小厚度。63試樣的制作方法應(yīng)與其在預(yù)期應(yīng)用中的相同。64一系列溫度的所有試驗試樣均應(yīng)為同一批次。7狀態(tài)調(diào)節(jié)71按照GBT2918的規(guī)定，初始試驗在標(biāo)準(zhǔn)試驗室環(huán)境中進行，試樣應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能測試方法的要求進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。72如果要求在高溫暴露后及試驗前進行試樣調(diào)節(jié)，應(yīng)按照GBT2918的規(guī)定，除非另有規(guī)定。8試驗步驟81根據(jù)52項中適用的熱老化試驗箱類型選擇方法A或B。82當(dāng)在單一溫度下進行試驗時，所有材料應(yīng)在同一裝置中同時暴露。每種材料在每個暴露周期的平行試樣數(shù)應(yīng)足夠多，以確保用于表征材料性能的試驗結(jié)果能夠用方差分析或類似的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析法進行比較。83當(dāng)進行一系列溫度下的測試時，為了確定規(guī)定的性能變化和溫度問的關(guān)系，應(yīng)最少使用四個溫度。推薦按以下方法選擇暴露溫度。831最低溫度應(yīng)能在大約六個月內(nèi)使性能變化或使產(chǎn)品失效達到預(yù)期水平。第二個溫度較高，應(yīng)能在大約一個月內(nèi)使性能變化或使產(chǎn)品失效達到相同的水平。832第三和第四個溫度應(yīng)能夠分別在大約一周和一天內(nèi)達到預(yù)期的水平。833如有可能，從表1中選擇暴露溫度。如果采用83。T和832中推薦的熱老化周期，那么可以使用表1推薦的暴露周期A，B，C，D，E。834表1給出了在特定溫度下某些材料特性的典型熱老化周期表。實際上，在獲得試驗數(shù)據(jù)前往往難以估計熱老化的影響。因此通常只需要在一個或兩個溫度下開始短期老化，直到獲得數(shù)據(jù)來作為選擇其余熱老化溫度的基礎(chǔ)。由于可氧化降解塑料的溫度相關(guān)性會有很大的不同，所以表1應(yīng)僅用作初始的指導(dǎo)。為了獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可以使用表1給出的暴露時間和溫度的中間值。表1測定可氧化降解塑料熱老化性能時推薦的溫度和暴露時間90時估計的失效時閫H推薦的暴露溫度溫度的對數(shù)C110】124254849969719Z301477A401602BA501699CBA601778DCBA701845EDCBA801903EDCB901954EDC1002OOOED1LO2041E注推薦的暴露周期為A2，4，8，16，24，32周；B3，6，12，24，36，48D；C1，2，4，8，12，16D；N8，16，32，64，96，128H；E2，4，8，16，24，32H。注某些材料在較高溫下的活化能可能與其在較低溫度下的活化能不同。僅根據(jù)最高老化溫度的數(shù)據(jù)來外推表1的關(guān)系時，應(yīng)格外謹慎。3GBT7141200884根據(jù)適用的試驗方法測試一組非暴露試樣的選定性能，包括狀態(tài)調(diào)節(jié)。85將試樣安裝在試樣架上，并將試樣架放在熱老化試驗箱內(nèi)確保試樣的兩面均暴露在氣流中。為了使熱老化試驗箱內(nèi)溫度變化的影響最小，建議周期性地調(diào)整試樣或試樣架的位置。86在規(guī)定的溫度下將留存的系列試樣在選定的時間區(qū)間內(nèi)暴露。暴露后按照規(guī)定的方法調(diào)節(jié)這些試樣，然后進行測試。如果預(yù)期有非加熱的老化影響，那么應(yīng)對一組未進行熱暴露的老化平行試樣進行調(diào)節(jié)和測試。9結(jié)果計算91當(dāng)材料在單一溫度下進行比較時，應(yīng)使用方差分析比較每種材料在每個暴露時間的被測性能數(shù)據(jù)的平均值。使用每一種被比較材料的每組平行測定結(jié)果進行方差分析。推薦使用置信度為95的F統(tǒng)計量確定方差分析結(jié)果的有效性。92當(dāng)在一系列不同的溫度下進行材料比較時，應(yīng)采用以下方法分析數(shù)據(jù)，并估算在更低溫度下達到預(yù)定性能變化水平所需的暴露時間。該時間能夠用于材料溫度穩(wěn)定性的基本評定，或用作在選定溫度下的最大預(yù)期使用壽命的估計。921繪制所有采用溫度下暴露時間對被測性能的函數(shù)曲線。曲線應(yīng)按照圖L繪制，橫坐標(biāo)為時間的對數(shù)，縱坐標(biāo)為被測性能值。熱老化時間H圈1典型的熱老化曲線絕對延長率對時間示例922使用回歸分析確定暴露時間的對數(shù)與被測性能的關(guān)系。使用回歸方程確定達到性能變化預(yù)定水平所需的暴露時間。一個可接受的回歸方程應(yīng)滿足產(chǎn)80。與老化時間相對的殘差利用回歸方程預(yù)測的性能保留值減去實測值曲線應(yīng)是隨機分布。不推薦使用圖解法來估算達到性能變化預(yù)定水平所需的時間。923以達到性能變化預(yù)定水平所需時間通過可接受的回歸方程確定的對數(shù)與每次暴露所用絕對溫度倒數(shù)1T，溫度單位K的函數(shù)繪制曲線。其典型曲線眾所周知的阿累尼烏斯曲線如圖2所示。用回歸分析來確定時間的對數(shù)與絕對溫度倒數(shù)關(guān)系的方程。一個可接受的回歸方程應(yīng)滿足922中描述的要求。GBT71412008赫智GV厘翟S粕瘴溫度的倒數(shù)圖2典型的阿累尼烏斯曲線老化時間的對數(shù)對溫度倒數(shù)924使用達到規(guī)定性能變化水平所需時間的對數(shù)與絕對溫度倒數(shù)的函數(shù)方程，來確定在所有相關(guān)方商定的預(yù)選溫度下達到此性能變化的時間。925使用時間的95置信區(qū)間來計算特定性能的變化量。標(biāo)準(zhǔn)誤差通過對某一溫度下的估算時間進行回歸分析獲得，回歸分析在大多數(shù)應(yīng)用軟件包中可獲得，95的置信區(qū)間可由計算時間2估計時間的標(biāo)準(zhǔn)誤差確定。10試驗報告試驗報告中應(yīng)包括以下內(nèi)容；A材料、型號和進行暴露的塑料厚度以及試樣加工方法；B采用的預(yù)調(diào)節(jié)和后調(diào)節(jié)方法；C性能評價所采用的試驗方法；D試樣的所有可見變化；E所采用的方法，A或B；F所采用的暴露溫度和每個溫度下的暴露周期；G暴露過程中熱老化試驗箱的濕度；H熱老化試驗箱內(nèi)空氣流動的線速度；I方差分析的結(jié)果，在單一溫度下每種材料每個暴露周期的結(jié)果比較；J當(dāng)在一系列溫度下進行暴露時，應(yīng)在報告中記錄每種被測材料的以下內(nèi)容1根據(jù)921和923繪制的圖表；2所用每個溫度下性能對暴露時問函數(shù)的回歸方程；3達到規(guī)定性能變化的時問對絕對溫度倒數(shù)函數(shù)的回歸方程；4每種被測材料在選定溫度下達到規(guī)定性能變化的估算時間；5對于每種被