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如何模擬自然環境中的老化情況?

返回列表來源:天氏庫力 發布日期 2020-09-23 瀏覽:

如果模擬正常的自然環境老化所需的周期很長,不利于監控,因此采用加速老化,構建模型的方式以期在短時間內獲得實驗結果,便于記錄。那么,在實驗室條件下,如何模擬自然環境中的老化情況?本文天氏庫力小編便對加速老化實驗方法進行介紹。

首先,我們先來分析一下材料老化的影響因素:
1、物理因素:如:陽光,溫度
等;
2、化學因素:如:氧氣,臭氧,酸堿等;
3、生物因素:如:植物,動物,微生物等;
4、其他因素:如:風,輻射等。
材料老化的影響因素圖
材料老化的影響因素圖
 
老化的實驗方法:
根據實際情況下的具體老化因素,判斷采用何種老化方法去試驗。


常用老化方法 用途 主要儀器
熱空氣加速老化試驗法:高溫常壓下的空氣中的老化試驗 評估產品在加熱條件下的使用壽命 高溫箱和熱老化試驗箱
濕熱加速老化試驗法:在一定的濕、熱條件下老化試驗 評估產品在熱、濕條件下的使用壽命 恒溫恒濕箱和快速溫變濕熱試驗箱
人工氣候試驗法:模擬大氣環境中的光、氧、熱、濕度等因素的一種人工加速老化試驗方法 評估產品在光、氧、熱、濕度條件下的使用壽命 氙弧燈光源、熒光紫外燈光源、開放式碳弧燈光源
人工加速老化實驗方法主要包括:熱空氣老化實驗、濕熱老化實驗、人工氣候實驗法(光老化實驗、臭氧老化實驗、鹽霧腐蝕實驗、耐寒性實驗)以及抗霉實驗等等。
 
熱空氣老化實驗:加熱可使高聚物分子發生鏈斷裂從而產生自由基,形成自由基鏈式反應,導致聚合物降解和交聯,性能劣化。根據材料的使用要求來確定具體的實驗溫度,溫度上限可根據有關技術規范,一般對于熱塑性材料應低于其維卡軟化點,對于熱固性材料應低于其熱變形溫度。
 
濕熱老化實驗:有些高分子材料會在高溫高濕的環境中存儲或者使用,高溫的水汽對高分子材料具有一定的反滲透能力,降低了分子間的作用力,導致老化失效。濕熱老化實驗模擬標準大氣環境(氮氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣),溫度40℃-60℃,濕度90%RH以上。
 
人工氣候試驗法:常見的是光老化、臭氧老化和鹽霧實驗等。
 
●光老化---波長越短,所含能量就越高,越有可能破壞分子的化學鍵。紫外光在塑料老化過程中扮演了重要角色。實驗室模擬光老化主要采用氙弧燈光源、熒光紫外燈光源、開放式碳弧燈光源等作為光源。以下為光老化原理:

●臭氧老化---臭氧雖然在大氣中的含量很微小,卻是橡膠龜裂的主要因素。臭氧老化法主要是通過模擬和強化大氣中的臭氧條件,快速鑒定橡膠抗臭氧的能力。例如,橡膠等高分子防水材料經常做此項老化實驗。
 
●鹽霧腐蝕實驗---當鹽霧的微粒沉降附著在材料的表面上,便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液,在一定的溫濕度條件下,溶液中的氯離子通過材料的微孔逐步滲透到內部,引起材料的老化或金屬的腐蝕。因此,鹽霧實驗用來鑒定材料的電化學腐蝕的性能。例如,設在海邊的一些電力機組、油田等長期受海洋影響的設備,經常做鹽霧腐蝕實驗。

a.光引發:
 
光引發原理圖
 
b.鏈增長:
 
鏈增長原理圖
 
c.鏈終止:
 
鏈終止原理圖
 
人工模擬環境老化常用測試設備:

1、熱老化試驗箱
熱老化試驗箱
 
2、恒溫恒濕試驗箱
恒溫恒濕試驗箱
 
3、氙燈老化試驗箱
 
氙燈老化試驗箱
 
4、紫外老化試驗箱
 
紫外老化試驗箱
 
5、臭氧老化試驗箱
 
臭氧老化試驗箱
 
6、鹽霧腐蝕試驗箱
 
鹽霧腐蝕試驗箱

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【本文標簽】:模擬自然環境中的老化

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