1、第八章老化性能測(cè)試,第八章 老化性能測(cè)試,學(xué)習(xí)目的與要求 掌握塑料的自然老化和各種人工氣候老化實(shí)驗(yàn)的原理及測(cè)試方法，掌握正確的實(shí)驗(yàn)步驟。 了解熱老化試驗(yàn)箱、濕熱老化箱等測(cè)試儀器的性能構(gòu)造及測(cè)試條件。 能正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，能簡(jiǎn)單地分析測(cè)試中的影響因素。,第八章老化性能測(cè)試,一、基本概念,什么是塑料的老化？ 塑料在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于自身的因素加上外界光、熱、氧、水、機(jī)械應(yīng)力以及微生物等作用，引起化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化和破壞，逐漸失去原有的優(yōu)良性能，這就是所謂的塑料老化。 塑料老化主要表現(xiàn)？ 外觀上：變色、失光、龜裂甚至粉碎 物理化學(xué)性能，如力學(xué)性能、電性能改變（降低）等。 老化性能試驗(yàn)?zāi)康模?

2、一方面檢驗(yàn)防老化措施的效果， 另一方面能預(yù)測(cè)塑料的貯存和使用壽命。,第八章老化性能測(cè)試,研究材料老化的意義,延長(zhǎng)老化 使塑料在熱加工過(guò)程中不降解或少降解，生產(chǎn)出合乎質(zhì)量要求的制品來(lái)；推遲塑料制品的老化進(jìn)程，延長(zhǎng)其貯存期和使用壽命。 通常在塑料中加入熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等防老劑。 加速老化 降解塑料 塑料老化的試驗(yàn)方法分為兩類 自然老化 如自然氣候曝露老化、埋地老化、海水浸泡老化等； 人工老化：利用模擬和強(qiáng)化自然環(huán)境或使用環(huán)境中的作用因素而進(jìn)行 人工熱空氣老化、人工氣候曝露老化、鹽霧老化、電化學(xué)老化,第八章老化性能測(cè)試,第一節(jié) 自然老化試驗(yàn),一、大氣老化（暴露）試驗(yàn) 將試樣暴露于戶外氣候環(huán)

3、境中，受各種氣候因素綜合作用的老化試驗(yàn)。評(píng)價(jià)試樣經(jīng)過(guò)規(guī)定的暴露階段后所產(chǎn)生的變化。 大氣老化試驗(yàn)比較近似于材料的實(shí)際使用環(huán)境情況，對(duì)材料的耐候性評(píng)價(jià)是較為可靠的。 GB /T 36812000 塑料自然氣候暴露試驗(yàn)方法。 （一）測(cè)試原理 塑料安裝在固定角度或隨季節(jié)變化角度的試驗(yàn)架上，在自然環(huán)境中長(zhǎng)期暴露，受陽(yáng)光、空氣、溫度等氣候因素的綜合作用，通過(guò)測(cè)定其理化性能來(lái)評(píng)價(jià)塑料的耐候性。 用于評(píng)定環(huán)境因素對(duì)塑料材料各種性能的作用。,第八章老化性能測(cè)試,自然氣候的影響因素很多，其中對(duì)塑料老化起作用的主要是陽(yáng)光、空氣（氧）、熱、水和濕度五要素。,第八章老化性能測(cè)試,太陽(yáng)光,波長(zhǎng)小于290nm短波的陽(yáng)光，

4、被高空臭氧層吸收. 波長(zhǎng)大于290nm的輻射到達(dá)地球表面。 波長(zhǎng)400700nm的可見(jiàn)光，對(duì)高聚物破壞作用較小。 波長(zhǎng)290400nm的近紫外光對(duì)塑料有強(qiáng)烈的作用。 陽(yáng)光照射到高聚物上， 被高聚物吸收的光輻射能，則會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)。 引起高聚物的老化。 不同的高聚物對(duì)各種波長(zhǎng)的光敏性不同。,一部分能量被吸收； 一部分能量被反射； 一部分能量透過(guò)高聚物,第八章老化性能測(cè)試,引起光老化的最敏感紫外光波長(zhǎng),第八章老化性能測(cè)試,老化的機(jī)理及影響因素,高聚物的光老化是按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理進(jìn)行的 主要表現(xiàn)為光氧老化，與熱氧老化類似。 水和濕氣對(duì)塑料的作用 物理作用，化學(xué)作用，或者這兩者的綜合。 雨水對(duì)塑料中

5、的某些助劑有萃取作用，加快了塑料的老化。 高聚物中含有親水基團(tuán)、易水解基團(tuán)，在光、氧、水的聯(lián)合作用下，分子的降解和水解反應(yīng)就變得更快更復(fù)雜。 試驗(yàn)中，氣溫變化對(duì)材料的老化影響也很大。 白天與黑夜、陰天與晴天、冬季與夏季氣溫的差異很大，經(jīng)常而突然的氣候氣溫變化，加快了塑料老化進(jìn)程。,第八章老化性能測(cè)試,（三）方法要點(diǎn),按 GB/T3681 塑料自然氣候曝露試驗(yàn)方法進(jìn)行 將試樣或能夠由其切取試樣的片材或其他形狀的材料作為樣品， 按規(guī)定暴露于自然環(huán)境中，在經(jīng)規(guī)定暴露階段后，將試樣從暴露架上取下，測(cè)定其光學(xué)、機(jī)械及其他有效性能的變化。 暴露階段可以用時(shí)間間隔表示，或用太陽(yáng)輻射量或太陽(yáng)紫外輻射量表示。

6、當(dāng)暴露的主要目的是測(cè)定耐光老化性能時(shí)，推薦用輻射量表示。,第八章老化性能測(cè)試,1試驗(yàn)裝置,1）試樣架，框架、支持架和其他夾持裝置，框架安裝成規(guī)定的傾斜角 由不影響試驗(yàn)結(jié)果的惰性材料制成，鋁合金、不銹鋼、陶瓷，木材。 試樣任何部分離地面或其他任何障礙物的距離都不小于 0.5m 。 試樣能自由收縮、翹曲和擴(kuò)張。 2）測(cè)量氣象因素的儀器 總?cè)丈浔?，直射日射表，?yīng)達(dá)到 WMO 規(guī)定的要求。 紫外總?cè)丈浔恚?應(yīng)有一光譜通帶，該通帶的最大吸收位于 300 400nm 波段區(qū)域的輻射，并應(yīng)作余弦校正，以包括紫外天空輻射。 3）日曬牢度藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)， 當(dāng)用于確定暴露階段時(shí)，應(yīng)按照 GB / T 8426 的規(guī)

7、定使用。,第八章老化性能測(cè)試,2試 樣,按GB/T 9352 、GB/T11997、GB/T17037 和 1SO 25571 的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制備試樣， 制備方法應(yīng)與所測(cè)材料的加工方法接近。 用一塊薄片或其他形狀的樣品進(jìn)行暴露，在暴露后從樣品上切取試樣 試樣的尺寸 符合所用試驗(yàn)方法的規(guī)定，或暴露后所要測(cè)定的一種或多種性能規(guī)范的規(guī)定。 試樣數(shù)量 根據(jù)達(dá)到暴露后做相應(yīng)的試驗(yàn)方法所規(guī)定的數(shù)量來(lái)確定。 根據(jù)要求做狀態(tài)調(diào)節(jié)。,第八章老化性能測(cè)試,3試驗(yàn)條件,暴露方法：暴露方向應(yīng)面向正南固定 根據(jù)暴露試驗(yàn)的目的，選擇與水平面形成的傾斜角。 最大年總太陽(yáng)輻射 我國(guó)北方中緯度地區(qū)，與水平面形成的傾斜角應(yīng)比緯度角小

8、10。 最大年紫外太陽(yáng)輻射 在北緯 40以南地區(qū)，與水平面形成的傾斜角應(yīng)為 510。 其他情況 10 90之間的任何角度。,第八章老化性能測(cè)試,暴 露 地 點(diǎn),平坦空曠，保持自然狀態(tài)，無(wú)有害氣體，塵粒等影響。 工業(yè)氣候曝露場(chǎng)設(shè)在工廠區(qū)內(nèi)， 沿海地區(qū)曝露場(chǎng)設(shè)在海邊或島嶼上，宜設(shè)在該地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)處。 用朝南 45暴露時(shí)，暴露面的東、南及西方應(yīng)無(wú)仰角大于 20，而北方應(yīng)無(wú)仰角大于 45的障礙物。 保持自然土壤覆蓋，生長(zhǎng)的植物應(yīng)經(jīng)常將植物割短 對(duì)于某些應(yīng)用，可能需要暴露于包括叢林或森林的陰暗地區(qū)，以評(píng)價(jià)生物生長(zhǎng)、白蟻和腐爛草木的影響。 要注意確保：陰暗地點(diǎn)真實(shí)代表了整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境； 暴露設(shè)施和通道

9、不會(huì)顯著影響或改變暴露地點(diǎn)環(huán)境。,第八章老化性能測(cè)試,暴 露 階 段,我國(guó)地處北半球東北季風(fēng)區(qū)，冬半年和夏半年的氣候差別明顯 夏半年49月，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，氣溫高，雨量充沛，濕度大。 冬半年明顯減弱。 試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間最好選擇在春末夏初。 試驗(yàn)期限應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?、要求和結(jié)果而定。 在暴露前，應(yīng)先預(yù)估計(jì)試樣的老化壽命而預(yù)定試驗(yàn)周期 一般暴露階段應(yīng)選擇：1個(gè)月、 3 個(gè)月、 6 個(gè)月、 9 個(gè)月 或 1 年、 1 . 5 年、 2 年、 3 年、 4 年、 6 年等為暴露期。,第八章老化性能測(cè)試,第八章老化性能測(cè)試,（三）試驗(yàn)步驟,1）把試樣裝在框架上，在每個(gè)試樣的背面作不易消除的記號(hào)以示區(qū)別。 確保連接

10、件之間和樣品板條之間有足夠的空間，為暴露后的光學(xué)測(cè)試和機(jī)械測(cè)試留出一個(gè)足夠尺寸的未遮蓋的測(cè)試區(qū)。 確保用于機(jī)械測(cè)試的試樣按其形狀的不同加以固定。 確保不會(huì)因固定方法而對(duì)試樣施加應(yīng)力。 避免記號(hào)劃在可能影響機(jī)械測(cè)試結(jié)果的部位。 2）輻射儀和標(biāo)準(zhǔn)材料的安裝應(yīng)安置在樣品暴露試驗(yàn)架的附近，藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)要靠近試樣。,第八章老化性能測(cè)試,3）氣象觀察， 記錄所有的氣象條件和會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的變化。 4）試樣的暴露，在暴露期間不應(yīng)清洗試樣 除非應(yīng)用規(guī)范有要求，如需清洗要用蒸餾水。 定期檢查和保養(yǎng)暴露地點(diǎn)，記錄試樣的一般狀態(tài)。 5）性能變化的測(cè)定 試樣經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)暴露階段后，取下，按適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法測(cè)定外觀、顏

11、色、光澤和機(jī)械性能的變化。 測(cè)試時(shí)，按照狀態(tài)調(diào)節(jié)要求的期間盡快進(jìn)行測(cè)試，并記錄暴露終止和測(cè)試開(kāi)始之間的時(shí)間間隔。,第八章老化性能測(cè)試,（四）試驗(yàn)結(jié)果的表示,塑料的耐候性，以其試樣在該試場(chǎng)氣候條件下被測(cè)指標(biāo)（物理和化學(xué)兩大類）的變化達(dá)到規(guī)定值（實(shí)際使用的最低允許值或某一保留率）時(shí)的曝露試驗(yàn)時(shí)間來(lái)表示。 以被測(cè)指標(biāo)變化與試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系圖表征塑料耐候性。 縱坐標(biāo)上標(biāo)出指標(biāo)值，橫坐標(biāo)上標(biāo)出曝露試驗(yàn)時(shí)間。 在圖上繪一條平行于橫坐標(biāo)軸表示被測(cè)指標(biāo)下降至規(guī)定值的直線，被測(cè)指標(biāo)變化曲線與此直線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，便可以量度塑料的耐候性。,第八章老化性能測(cè)試,1）性能變化的測(cè)定： 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的程序和試驗(yàn)方法測(cè)定所需

12、的性能變化。 2）氣候條件，根據(jù)測(cè)試地的氣候類型確定。 溫度： 日最高溫度的月平均值、日最低溫度的月平均值、月最高溫度和最低溫度； 相對(duì)濕度： 日最大相對(duì)濕度的月平均值、日最小相對(duì)濕度的月平均值、月變化范圍； 暴露階段程度： 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間、太陽(yáng)輻射總暴露量； 雨量： 月總降雨量、凝露而成的月總潮濕時(shí)間、降雨而成的月總潮濕時(shí)間； 潮濕時(shí)間：日潮濕時(shí)間百分率的月平均值、日潮濕時(shí)間百分率的月變化范圍。,第八章老化性能測(cè)試,（五）影響因素,1）暴露場(chǎng)地氣候區(qū)域的影響 不同的氣候類型，暴露場(chǎng)地的緯度、經(jīng)度、高度的不同，測(cè)試結(jié)果是不同的。 盡可能選與使用條件接近的場(chǎng)地進(jìn)行，需要時(shí)應(yīng)在各種不同氣候環(huán)境地區(qū)的

13、場(chǎng)地進(jìn)行。 2）開(kāi)始暴露季節(jié)與暴露角的影響 季節(jié)不同，氣候有明顯區(qū)別，影響試驗(yàn)的結(jié)果 在暴露時(shí)采用的角度不同，所受太陽(yáng)輻射的量也會(huì)有所不同。 3）使用的藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量光能量的影響 藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)由紡織物試驗(yàn)發(fā)展而來(lái)； 但塑料比常規(guī)的紡織物光加速試驗(yàn)需更長(zhǎng)暴露時(shí)間； 藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)和塑料對(duì)光敏感性存在差異。,第八章老化性能測(cè)試,4 ）測(cè)試性能，耐候性結(jié)果由測(cè)試性能決定。 應(yīng)根據(jù)不同塑料的老化機(jī)理及老化特征，使用場(chǎng)合，選擇能真實(shí)反映其老化過(guò)程的相關(guān)測(cè)試性能進(jìn)行測(cè)試。 依據(jù)所得到的全部結(jié)果，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 樣品的制備方法及暴露的時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大的影響,第八章老化性能測(cè)試,二、光解性塑料戶外暴露試驗(yàn)

14、方法,（一）測(cè)試原理 試樣在受到太陽(yáng)輻射下的自然氣候直接暴露后，大的分子鏈斷裂，經(jīng)過(guò)預(yù)定的暴露期，測(cè)定試樣的厚度、質(zhì)量變化、其分子量變化及拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等性能變化。 （二）試驗(yàn)裝置 暴露架：暴露架應(yīng)符合塑料大氣暴露試驗(yàn)方法中的要求，暴露架應(yīng)朝南與水平面成 5。 暴露架 A ，由可移動(dòng)的試樣安裝棒和孔徑約為 12mm的金屬網(wǎng)組成 暴露架 B ：試樣直接固定在膠合板上。 輻射儀：紫外輻射儀用于測(cè)定 295385nm 的紫外輻射。 窄波段紫外輻射儀（20nm 帶通）和總輻射儀。,第八章老化性能測(cè)試,（三）試樣,進(jìn)行材料對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，推薦使用 0.050.15mm 厚的薄膜進(jìn)行試驗(yàn)。 也可用成品進(jìn)

15、行暴露試驗(yàn)。 試樣數(shù)量，由暴露試驗(yàn)后的性能側(cè)試方法確定。 經(jīng)大氣老化后的試樣，機(jī)械性能數(shù)據(jù)較分散，測(cè)試試樣的數(shù)量應(yīng)為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求的兩倍。 進(jìn)行破壞性測(cè)試時(shí)，試樣總數(shù)決定于暴露周期數(shù)和保存試樣的數(shù)量,第八章老化性能測(cè)試,（四）測(cè)試步驟,1）安裝試樣 將試樣的兩端固定在可移動(dòng)的試樣安裝棒或膠合板上 薄膜或其他平整試樣可用耐用的壓敏膠或圖釘固定 異型試樣用螺釘和大墊圈（或其他適當(dāng)方法）直接固定在金屬網(wǎng)上或膠合板上。 試樣必須刻有識(shí)別符號(hào)。 每種材料在每個(gè)暴露期至少需暴露三個(gè)相同試樣。 2）固定輻射儀，使輻射儀朝南與水平面成 5 如試樣使用其他暴露角度，輻射儀也應(yīng)安裝在同一角度。,第八章老化性能測(cè)試,

16、3）進(jìn)行暴露測(cè)試 試樣安裝在暴露架上，測(cè)量試樣的暴露量，單位為 J / m2 ，保留 4 位有效數(shù)字 暴露的時(shí)間：達(dá)到產(chǎn)生規(guī)定的日光輻射量的時(shí)間。 對(duì)每種受試材料，使用一系列暴露遞增量以確定降解程度與總?cè)展饣蛉展庾贤廨椛淞康年P(guān)系。 4 ）性能測(cè)定 按 GB / T 11596 進(jìn)行測(cè)定 試樣經(jīng)過(guò)預(yù)定的輻射量暴露后，測(cè)定其一個(gè)或多個(gè)性能，以確定降解程度。 對(duì)未暴露試樣進(jìn)行相同的測(cè)試。 如果使用參照材料，測(cè)定其性能并表示所有受試材料的降解時(shí)間與參照材料產(chǎn)生規(guī)定降解程度的時(shí)間的關(guān)系。,第八章老化性能測(cè)試,常用的測(cè)試指標(biāo) 相對(duì)分子質(zhì)量、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、厚度、質(zhì)量變化等。 聚烯烴的氧化程度可用羰基

17、指數(shù)表示。 羰基指數(shù)：試樣在 1715 cm -1處的羰基紅外吸收峰與固定特征吸收峰的吸光度之比。 （五）結(jié)果表示 總暴露時(shí)間 日光紫外輻射量或總輻射量（J/m2 ) ； 降解前與后的相對(duì)分子質(zhì)量； 原始試樣及各暴露期試樣的外觀和性能測(cè)試結(jié)果； 各組試樣的測(cè)試結(jié)果平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。,第八章老化性能測(cè)試,第二節(jié) 熱老化實(shí)驗(yàn),一、常壓法熱老化實(shí)驗(yàn) 塑料在常壓和規(guī)定溫度的熱空氣作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后測(cè)定其某項(xiàng)或某幾項(xiàng)性能指標(biāo)，根據(jù)相同或不同溫度條件下各周期性能指標(biāo)變化的情況，判斷塑料的熱穩(wěn)定性，推算貯存期和使用期。 塑料熱空氣暴露試驗(yàn)方法 GB / T 714192 （熱空氣老試驗(yàn)方法通則）， GB

18、/T71421986（塑料長(zhǎng)期受熱作用后的時(shí)間溫度極限的測(cè)定）,第八章老化性能測(cè)試,（一）原理,熱空氣老化試驗(yàn)通常在老化箱中進(jìn)行。 箱內(nèi)保持給定風(fēng)速和溫度，由于熱和氧的共同作用，聚合物材料發(fā)生熱分解或熱氧化，引起外觀變化和一系列性能的劣化。 在長(zhǎng)時(shí)間的受熱過(guò)程中，由一些低分子添加劑的作用及加熱損耗，給試樣的外觀與物性造成很大影響。 不同的聚合物材料，不同的添加劑配方，存在熱穩(wěn)定性方面的差別。 測(cè)試的目的 通過(guò)周期性地對(duì)試樣進(jìn)行觀察、檢查和性能測(cè)試，對(duì)試樣抵御熱老化的能力給出定性或定量的結(jié)果。,第八章老化性能測(cè)試,（二）測(cè)試方法,1試驗(yàn)裝置熱老化試驗(yàn)箱。 工作溫度： 40 200 或 40 30

19、0 溫度波動(dòng)度： 1 應(yīng)備有防超溫裝置。 溫度均勻性： 溫度分布的偏差應(yīng)在 1 。 平均風(fēng)速： 0.51.0 m/s ，允許偏差 20 。 換氣率： 1100 次h 。,第八章老化性能測(cè)試, 工作容積為 0.10.3m 2 室內(nèi)備有安置試樣的網(wǎng)板或旋轉(zhuǎn)架。 旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速： 單軸式為 1012 r / min ， 雙軸式的水平軸和垂直軸均為 13 r/ min ，兩軸的轉(zhuǎn)速比應(yīng)不成整數(shù)或整數(shù)分之一。 雙軸式試樣架的旋轉(zhuǎn)方式： 一邊以水平軸作中心，同時(shí)水平軸又繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。,第八章老化性能測(cè)試,2.熱空氣老化試樣,試樣的形狀和規(guī)格：根據(jù)測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法而定 加工方法： 直接模制成型 板材機(jī)械加工成

20、型和從制品上裁取。 試樣數(shù)量：一般不少于個(gè) 滿足各試驗(yàn)周期的對(duì)比、貯存等需要。 試樣要有代表性 制作各試樣的工藝條件、色澤和厚度要保持一致。,第八章老化性能測(cè)試,3試驗(yàn)條件,狀態(tài)調(diào)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境，48h 以上。 試驗(yàn)溫度，根據(jù)材料的使用要求和試驗(yàn)?zāi)康拇_定。 下限比實(shí)際工作溫度高20至40， 上限低于塑料分解溫度20至40。 溫度均勻性，溫度分布的偏差在1 % 。 平均風(fēng)速，在 0.51.0m/s 內(nèi)選取， 20 。 換氣率，在 1100 次h 內(nèi)選取。 試驗(yàn)周期及期限， 按預(yù)定目的確定取樣周期數(shù)及時(shí)間間隔， 根據(jù)性能變化加以調(diào)整。,第八章老化性能測(cè)試,4. 試驗(yàn)步驟,試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作： 制備試樣

21、，試樣編號(hào)，造表記錄，把試樣裝入試樣架， 校準(zhǔn)溫度計(jì)，檢查各部分器具是否能滿足長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的要求等等。 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一定要在準(zhǔn)備階段及時(shí)處理，以保證正式試驗(yàn)時(shí)的連續(xù)性和可靠性。 確定實(shí)驗(yàn)方案 為準(zhǔn)確觀察老化過(guò)程塑料性能的變化規(guī)律，最好先選用一部分試樣作一下探索性試驗(yàn)，以便正式試驗(yàn)時(shí)合理選擇試驗(yàn)條件和周期。,第八章老化性能測(cè)試,正式運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),1）安置試樣。 試樣統(tǒng)一編號(hào)、測(cè)量尺寸，掛置于試驗(yàn)箱的網(wǎng)板或試樣架上。 試樣與工作室內(nèi)壁間距 70mm ，試樣間距 10mm 。 2）升溫計(jì)時(shí)。逐漸升溫到規(guī)定溫度后開(kāi)始計(jì)時(shí)。 若溫度突變對(duì)試樣及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯影響，可將試樣放置于達(dá)到試驗(yàn)溫度的箱中，溫度恢復(fù)到規(guī)定值

22、時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。 3）周期取樣。 按規(guī)定或預(yù)定的試驗(yàn)周期依次從試驗(yàn)箱中取樣，直至結(jié)束。 取樣要快，并暫停通風(fēng)，盡可能減少箱內(nèi)溫度變化。 4）性能測(cè)試。 根據(jù)所選定的項(xiàng)目，按有關(guān)塑料性能試驗(yàn)方法，檢測(cè)暴露前后試樣性能的變化。,第八章老化性能測(cè)試,（三）結(jié)果表示,熱空氣老化試驗(yàn)的終點(diǎn)判定： 當(dāng)所選的試驗(yàn)指標(biāo)變化至產(chǎn)品使用的最低允許值時(shí)，試驗(yàn)便可以結(jié)束。 如果無(wú)法確定這個(gè)最低允許值，則老化試驗(yàn)通常進(jìn)行至該指標(biāo)為初始值的50%左右停止； 或產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定了老化試驗(yàn)需經(jīng)歷的總時(shí)間。 每一測(cè)試周期取下試樣，應(yīng)與原始未經(jīng)老化的試樣一起在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置2428h，然后測(cè)試性能。 各周期取下的試樣和原始試樣，宜各留

23、下一片，比較試樣的外觀變化。,第八章老化性能測(cè)試,性能評(píng)定, 目測(cè) 試驗(yàn)發(fā)生局部粉化、龜裂、斑點(diǎn)、起泡、變形等外觀的變化。 質(zhì)量的變化。 力學(xué)性能變化 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能的變化。 光學(xué)性能變化 變色、褪色及透光率減低等。 電性能變化 電阻率、耐電壓強(qiáng)度及介電常數(shù)等。 其他性能變化。,第八章老化性能測(cè)試,結(jié)果表示方式,選擇對(duì)塑料材料應(yīng)用最適宜或反映老化變化較敏感的一種或幾種性能的變化來(lái)評(píng)定熱老化性能。 外觀變化，采用分等級(jí)定性評(píng)定。 如聚氯乙烯試樣熱老化時(shí)，根據(jù)不同周期試樣顏色深淺分幾個(gè)等級(jí)。 性能測(cè)定，通過(guò)周期取樣測(cè)試，給出明確的數(shù)據(jù) 便于同產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的指標(biāo)

24、值比較。 試驗(yàn)結(jié)果 包括試樣暴露前后各周期性能的測(cè)定值、保持率或變化百分率等， 并詳細(xì)做出報(bào)告。,第八章老化性能測(cè)試,（四）影響因素,1）試驗(yàn)溫度 溫度高時(shí)，老化速度快，試驗(yàn)時(shí)間可縮短。 但溫度過(guò)高，則可能引起試樣嚴(yán)重變形（彎曲、收縮、膨脹、開(kāi)裂、分解變色），導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程與實(shí)際不符，試驗(yàn)得不到正確的結(jié)果。 溫度的變動(dòng)也是影響熱老化結(jié)果最重要的因素。 軟 PVC 在試驗(yàn)溫度為 110 時(shí)的失重變化率與112 時(shí)（溫差 2 ）的相差達(dá) 10 % 20 % 。 箱內(nèi)溫度變動(dòng)要盡可能小，溫度分布須均勻，每個(gè)試樣的受熱機(jī)會(huì)趨于一致 。,第八章老化性能測(cè)試,塑料試驗(yàn)溫度選擇的原則,在不造成嚴(yán)重變形、不改變

25、老化反應(yīng)歷程的前提下，盡可能提高試驗(yàn)溫度，以期在較短的時(shí)間內(nèi)獲得可靠的結(jié)果。 通常選取的溫度上限：熱塑性塑料應(yīng)低于軟化點(diǎn)，熱固性塑料應(yīng)低于其熱變形溫度；易分解的塑料應(yīng)低于其分解溫度。 溫度下限采用比實(shí)際使用溫度高約 2040 。 在測(cè)定過(guò)程，室溫變化不得超過(guò) 10 ，試驗(yàn)箱線電壓變化不得超過(guò) 5 。,第八章老化性能測(cè)試,( 2 ）風(fēng)速、換氣率的影響,風(fēng)速大，熱交換率高，老化速率快。 選擇適當(dāng)?shù)?、一致的風(fēng)速是保證獲得正確結(jié)果的一個(gè)重要條件。 換氣量過(guò)大，耗電量大、溫度分布亦不易均勻。 換氣量過(guò)小則氧化反應(yīng)不充分，影響老化速度。 在保證氧化反應(yīng)充分的前提下，盡可能用小的換氣率。,第八章老化性能測(cè)試

26、,( 3 ）試樣,不同的制樣程序?qū)υ囼?yàn)結(jié)果有影響。 先裁出試樣，后老化測(cè)試；先老化，后裁樣測(cè)試。 試樣厚度影響 試樣厚度不同，老化溫度和時(shí)間相同，老化后的重量損失相差很大。 動(dòng)力學(xué)認(rèn)為，厚度不同，氧擴(kuò)散和塑料添加劑揮發(fā)程度不同。 根據(jù)實(shí)際情況和各標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法中規(guī)定選取試樣的厚度。 不同類型高聚物的影響也不同。 在試驗(yàn)箱內(nèi)，試樣間距的影響。 試樣過(guò)密過(guò)多，影響空氣流動(dòng)，揮發(fā)物不易排除、造成溫度分布不均。 試樣間距不小于10mm ，與箱內(nèi)壁間距不小于 70mm ，工作室容積與試樣總體積之比不小于 5:1 。,第八章老化性能測(cè)試,( 4 ）評(píng)定指標(biāo)的選擇,老化程度，是以性能指標(biāo)保持率或變化百分率表示

27、。 正確選擇評(píng)定指標(biāo)是快速獲得可靠結(jié)果的關(guān)鍵。 評(píng)定指標(biāo)選擇，以能快速獲得結(jié)果，并結(jié)合使用實(shí)際來(lái)考慮。 同一材料經(jīng)受熱氧作用后的各項(xiàng)性能指標(biāo)，不是以相同的速度變化。 如 HDPE ，老化過(guò)程中斷裂伸長(zhǎng)率變化最快，其次是缺口沖擊強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度則最慢； 酚醛模塑料老化時(shí)則是缺口沖擊強(qiáng)度下降最快，拉伸次之，彎曲變化很小。,第八章老化性能測(cè)試,三、在恒定濕熱條件的暴露試驗(yàn),材料暴露于潮濕的熱空氣環(huán)境中，經(jīng)受濕熱作用后會(huì)發(fā)生性能變化，通過(guò)測(cè)定在規(guī)定環(huán)境條件下暴露前后的一些性能或外觀變化，評(píng)價(jià)材料的耐濕熱性能。 濕熱老化是在有濕度因素作用下的熱氧老化。 對(duì)水解比較敏感的塑料，在濕熱因素的影響較明顯，比單純

28、熱空氣老化具有更大的加速作用。 濕熱老化和鹽霧試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法： GB120001989、ISO 46111987,第八章老化性能測(cè)試,主要設(shè)備,濕熱老化箱，由箱體、電熱器、鼓風(fēng)裝置、樣品架、給濕裝置以及溫度控制系統(tǒng)等組成。 設(shè)有溫度、濕度調(diào)節(jié)和指示儀表，缺水保護(hù)和報(bào)警系統(tǒng)；設(shè)有照明燈和觀察門(mén)（窗）。 溫濕度條件根據(jù)試驗(yàn)需要或使用要求選擇。 溫度可調(diào)范圍為 4070 ，溫度均勻度 1 的波動(dòng)度， 相對(duì)濕度可調(diào)范圍為 80 95 。 風(fēng)速不能超過(guò)1 m/s， 有效空間內(nèi)任何一點(diǎn)均要保持空氣流通。,第八章老化性能測(cè)試,2 試驗(yàn)條件, 溫度：（402） 加速老化，溫度可適當(dāng)提高，但不得超過(guò) 70 相對(duì)

29、濕度為 93 % ，可按有關(guān)技術(shù)規(guī)范及各方面協(xié)議規(guī)定。 試驗(yàn)周期，根據(jù)材料的用途確定選取， 也可預(yù)定出性能終止值再選取周期，一般周期數(shù)不少于 5 個(gè)。 第一類： 24h , 48h , 96h , 144h , 168h ; 第二類： 1 周， 2 周， 4 周， 8 周， 16 周， 26 周， 52 周， 78 周。 試驗(yàn)用水：去離子水或蒸餾水。 狀態(tài)調(diào)節(jié)： 溫度（ 23 2 ） 、相對(duì)濕度 50 5 氣壓為 86 106kPa ，時(shí)間至少 86h 。,第八章老化性能測(cè)試,3 試樣,模塑或擠塑材料 試樣應(yīng)是邊長(zhǎng)為（501）mm，厚為（30.2）mm 的正方體，或相同表面積的矩形試樣。 板材

30、或片材 試樣應(yīng)是邊長(zhǎng)（ 501 ) mm 的正方體， 也可用相同表面積的矩形試樣，厚度小于或等于 25mm ； 若厚度大于 25mm，從一面機(jī)械加工成 25mm 。 直接用成品或半成品，尺寸應(yīng)符合模塑或擠塑材料的要求。 試樣數(shù)量，由有關(guān)性能測(cè)試方法和測(cè)試周期數(shù)等決定。,第八章老化性能測(cè)試,（二）試驗(yàn)步驟,1）按試驗(yàn)條件的要求調(diào)節(jié)濕熱試驗(yàn)箱溫度及濕度。 2）投放試樣 試樣投放前先放在有空氣對(duì)流的烘箱中，在試驗(yàn)溫度下放置1h ，然后立即投入濕熱箱中。 試樣懸掛或放在試樣架上，不能超出工作空間 在垂直于主導(dǎo)風(fēng)向的任意截面上，試樣截面積之和不大于該工作室截面的 1/3 ， 試樣之間間距不得小于5mm

31、，不能互相接觸。 3）按規(guī)定試驗(yàn)周期依時(shí)取出試樣準(zhǔn)備測(cè)試，直至試驗(yàn)結(jié)束 取樣要快，盡可能不影響試驗(yàn)箱的溫度與濕度。,第八章老化性能測(cè)試,4）暴露后的處理,暴露后的試樣放入（23 2 ） 的密閉容器中，以盡可能保持試樣的原有水分含量，通常 4h 后可進(jìn)行性能測(cè)定。 測(cè)定暴露前后性能變化時(shí)，應(yīng)將試樣調(diào)節(jié)到暴露前狀態(tài)或進(jìn)行干燥 如進(jìn)行干燥處理，把試樣放入（502 ） 烘箱干燥 24h 后，放入干燥器中冷卻到（ 23 2 ） 。 （5 ）性能測(cè)定及結(jié)果 質(zhì)量變化，尺寸變化，外觀變化，物理性能變化 按相關(guān)的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試,第八章老化性能測(cè)試,質(zhì)量變化表示,分別測(cè)試暴露前后試樣的質(zhì)量m1和 m2 ，和經(jīng)

32、暴露處理后并經(jīng)干燥處理后試樣的質(zhì)量m3 。 單位面積上的質(zhì)量變化： s 為試樣暴露前的總面積，包括試樣的側(cè)面，m2。 質(zhì)量變化百分率表示：,第八章老化性能測(cè)試, 尺寸變化,分別測(cè)出暴露前、后試樣的厚度，計(jì)算平均值 d1和 d2 ； 試樣的邊長(zhǎng)L1、b1和L2、b2，及經(jīng)干燥后的尺寸 L3 、 b3 、 d3 。 尺寸變化百分率表示：,第八章老化性能測(cè)試, 目測(cè)外觀及變化： 包括翹邊、卷曲、分層、顏色變化、色澤變化、龜裂、開(kāi)裂、起泡、增塑劑及膠勃?jiǎng)B出、固態(tài)組分超霜以及金屬組分侵蝕等。 物理性能的變化： 包括機(jī)械性能、光學(xué)性能和電性能，按有關(guān)物性測(cè)試方法進(jìn)行。 式中，P為試樣性能變化百分率； O

33、 為未老化試樣的性能初始值； A 為老化后性能的側(cè)試值。,第八章老化性能測(cè)試,（四）影響因素,1 ）試驗(yàn)裝置的技術(shù)要求，溫度、濕度相對(duì)穩(wěn)定性， 2）試驗(yàn)溫度的影響。 當(dāng)溫度升高時(shí)，水分子的活動(dòng)能量將增大，同時(shí)高分子鏈熱運(yùn)動(dòng)亦加劇，造成分子間隙增大，有利于水滲人，材料濕熱老化將加速。 3 ）試樣的制備方法 表面的平滑程度對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大影響。 表面較粗糙，試樣的表面積加大，會(huì)造成單位面積上質(zhì)量的變化減小，同時(shí)吸濕量加大。 4 ）測(cè)試性能的選擇 不同材料、不同性能的指標(biāo)變化對(duì)濕熱敏感度不同，,第八章老化性能測(cè)試,第四節(jié) 人工天候老化實(shí)驗(yàn),采用模擬和強(qiáng)化大氣環(huán)境為主要因素的一種人工氣候加速老化試驗(yàn)方

34、法。 可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得近似于常規(guī)大氣暴露結(jié)果。 在自然氣候暴露中，到達(dá)地面的陽(yáng)光，其輻射特性和能量隨氣候、地點(diǎn)和時(shí)間而變化，影響老化進(jìn)程。 太陽(yáng)輻射到達(dá)地面低于400nm的紫外光的能量只占總能量的5%左右。 溫度及濕度的周期性變化等。 人工氣候老化測(cè)試 試樣暴露于規(guī)定的環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)室光源下，通過(guò)測(cè)定試樣表面的輻照度或輻照量與試樣性能的變化，以評(píng)定受試材料的耐候性。,第八章老化性能測(cè)試,實(shí)驗(yàn)環(huán)境,采用燈的光源能模擬太陽(yáng)光并輻射出特別強(qiáng)的紫外光。 采取噴淋霧化水的方法，模擬自然氣候中雨水和露水， 通過(guò)重復(fù)點(diǎn)燈熄燈周期作用，在熄燈時(shí)，室內(nèi)保持高濕狀態(tài)，使試樣表面結(jié)露，開(kāi)燈時(shí)讓其蒸發(fā)，這樣的重

35、復(fù)雙循環(huán)方式使加速效果更為明顯。 在溫濕度可控的情況下，產(chǎn)生臭氧、二氧化硫和氮的氧化物，從而模擬了工業(yè)環(huán)境和大氣中存在的其它有害因素的影響。 根據(jù)光源的不同，實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法又分為三種： 開(kāi)放式碳弧燈法、氮弧燈法及熒光紫外燈。,第八章老化性能測(cè)試,一、測(cè)試方法,GB/T 93441988塑料氙燈光源曝露試驗(yàn)， ISO 48921992塑料曝露于實(shí)驗(yàn)室光源的方法。 試驗(yàn)裝置人工氣候箱 光源。決定模擬性的關(guān)鍵因素。 試樣架及傳感裝置，監(jiān)控輻照功率和調(diào)節(jié)發(fā)光。 潤(rùn)濕裝置。給試樣暴露面提供均勻的噴水或凝露。 控濕裝置?？刂坪蜏y(cè)量箱內(nèi)的相對(duì)濕度。 溫度傳感器。測(cè)量及控制箱內(nèi)空氣溫度。 控制試樣濕潤(rùn)

36、或非濕潤(rùn)時(shí)間程序及非輻射時(shí)間程序裝置。 輻射測(cè)量?jī)x，用光電傳感器來(lái)測(cè)量試樣表面輻照度與輻照量。,第八章老化性能測(cè)試,（二）試驗(yàn)條件,1）光源 人工光源的光譜特性應(yīng)與導(dǎo)致材料老化破壞最敏感的波長(zhǎng)相近，并結(jié)合試驗(yàn)?zāi)康暮筒牧系氖褂铆h(huán)境來(lái)考慮。 2）溫度， 空氣溫度常選 50 左右 以材料使用環(huán)境最高氣溫為依據(jù)，比其稍微高一些。 黑板溫度的選擇， 以材料在使用環(huán)境中材料表面最高溫度為依據(jù)，比其稍微高一些，多選（ 63 3 ） 。 黑板溫度計(jì) 由一塊近似于“黑體”吸收特性的涂黑吸收金屬板組成，板的溫度由熱接觸良好的溫度計(jì)或熱電偶指示。,第八章老化性能測(cè)試,3）相對(duì)濕度,以材料在使用環(huán)境所在地年平均相對(duì)濕度為依據(jù)。通常在 50 %70 范圍選擇 相對(duì)濕度對(duì)材料老化影響因材料品種不同而異。 4）降雨（噴水）或凝露周期降雨（噴水）條件的選擇 以自然氣候