老化性能测试课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,1,高分子材料分析与性能测试,第八章 老化性能测试,学习目的与要求,掌握塑料的自然老化和各种人工气候老化实验的原理及测试方法，掌握正确的实验步骤。,了解热老化试验箱、湿热老化箱等测试仪器的性能构造及测试条件。,能正确地进行数据处理，能简单地分析测试中的影响因素。,第八章 老化性能测试学习目的与要求,基本概念,塑料在加工、贮存和使用过程中，由于自身的因素加上外界光、热、氧、水、机械应力以及微生物等作用，引起化学结构的变化和破坏，逐渐失去原有的优良性能，这就是所谓的,塑料老化,。,塑料老化,主要表现：外观上变色、失光、龟裂甚至粉碎，物理化学性能，如力学性能、电性能改变（降低）等。,老化性能试验目的，一方面检验防老化措施的效果，另一方面能预测塑料的贮存和使用寿命。,基本概念塑料在加工、贮存和使用过程中，由于自身的因素加上外界,为使塑料在热加工过程中不降解或少降解，能顺利地生产出合乎质量要求的制品来；推迟塑料制品的老化进程，延长其贮存期和使用寿命。通常在塑料中加入热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等防老剂。,塑料老化的试验方法分为两类：,自然老化,，如自然气候曝露老化、埋地老化、海水浸泡老化等；,人工老化,，如人工热空气老化、人工气候曝露老化、盐雾老化、电化学老化等等。这些试验是利用模拟和强化自然环境或使用环境中的作用因素而进行的。,为使塑料在热加工过程中不降解或少降解，能顺利地生产出合乎质量,第一节 自然老化试验,一、大气老化（暴露）试验,将试样暴露于户外气候环境中，受各种气候因素综合作用的老化试验。评价试样经过规定的暴露阶段后所产生的变化。,适用于各种塑料和橡胶材料、产品以及产品取样的试验。,大气老化试验比较近似于材料的实际使用环境情况，对材料的耐候性评价是较为可靠的。,GB/T 36812000 塑料自然气候暴露试验方法。,第一节 自然老化试验一、大气老化（暴露）试验,（一）定义,塑料自然大气老化测试,，将塑料安装在固定角度或随季节变化角度的试验架上，在自然环境中长期暴露，使其经受阳光、空气、温度等气候因素的综合作用，通过测定其理化性能来评价塑料的耐候性。,评定环境因素对塑料材料各种性能的作用。,直接太阳光辐射,：从以太阳为中心的一个小的立体角投射到与该立体角的轴线相垂直的平面上的太阳光通量，通常规定直接辐射的平面角约为 6。,直射日射表,：用于测量投射到与日光垂直的平面上的（光束）太阳光辐射的辐射计。,（一）定义塑料自然大气老化测试，将塑料安装在固定角度或随季节,（一）测试原理,自然气候的因素很多，其中对塑料老化起作用的主要是阳光、空气（氧）、热、水和湿度五要素。,（一）测试原理 自然气候的因素很多，其中对塑料老化起作用的主,阳光通过大气层时，波长小于290nm的短波部分被高空臭氧层吸收，到达地球表面的仅为大于290nm的辐射。波长在290400nm的近紫外光部分对塑料有强烈的作用，波长为400700nm的可见光部分对高聚物的破坏作用较小。,阳光通过大气层时，波长小于290nm的短波部分被高空臭氧层吸,阳光照射到高聚物上，有三种情况：一部分能量被吸收；一部分能量被反射；一部分能量透过高聚物。光化学第一定律指出：如果光辐射能不被高聚物吸收，则不会引起化学反应。这样被高聚物吸收的那一部分光量子对高聚物的老化才可能有效。实验证明，不同的高聚物对各种波长的光敏性不同，也就是说某种高聚物对某种波长的光敏感，此波长附近的光对该高聚物的结构才有较为强烈的破坏作用，见表111。,阳光照射到高聚物上，有三种情况：一部分能量被吸收；一部分能量,（二）方法原理与要点,将试样或能够由其切取试样的片材或其他形状的材料作为样品，按规定暴露于自然环境中，在经规定暴露阶段后，将试样从暴露架上取下，测定其光学、机械及其他有效性能的变化。,暴露阶段可以用时间间隔表示，也可用太阳辐射量或太阳紫外辐射量表示。,当暴露的主要目的是测定耐光老化性能时，推荐用辐射量表示。,（二）方法原理与要点将试样或能够由其切取试样的片材或其他形状,1试验装置,1）试样架，框架、支持架和其他夹持装置，由不影响试验结果的惰性材料制成，如铝合金、不锈钢、陶瓷，或木材。,框架安装成规定的倾斜角；试样任何部分离地面或其他任何障碍物的距离都不小于 0.5m。试样能自由收缩、翘曲和扩张。,2）测量气象因素的仪器,总日射表，直射日射表，应达到 WMO 规定的要求。,紫外总日射表，应有一光谱通带，该通带的最大吸收位于 300 400nm 波段区域的辐射，并应作余弦校正，以包括紫外天空辐射。,3）日晒牢度蓝色羊毛标准，当用于确定暴露阶段时，应按照 GB/T 8426 的规定使用。,1试验装置1）试样架，框架、支持架和其他夹持装置，由不影响,2试 样,按 GB/T 9352、GB/T11997、GB/T17037 和 1SO 25571 的标准规定制备试样，,制备方法应,与所测材料的加工方法接近。,可用一块薄片或其他形状的样品进行暴露，在暴露后从样品上切取试样。,尺寸,，符合所用试验方法的规定，或暴露后所要测定的一种或多种性能规范的规定。,数量,，根据达到暴露后做相应的试验方法所规定的数量来确定。,根据要求做状态调节。,2试 样按 GB/T 9352、GB/T11997,3试验条件,暴露方法,暴露方向应面向正南固定，根据暴露试验的目的，选择与水平面形成的倾斜角。,最大年总太阳辐射，我国北方中纬度地区，与水平面形成的倾斜角应比纬度角小10。,最大年紫外太阳辐射，在北纬 40以南地区，与水平面形成的倾斜角应为 510。,10 90之间的任何角度。,3试验条件暴露方法,暴 露 地 点,在远离树木和建筑物的空地上。,用朝南 45暴露时，暴露面的东、南及西方应无仰角大于 20，而北方应无仰角大于 45的障碍物。,保持自然土壤覆盖，生长的植物应经常将植物割短,对于某些应用，可能需要暴露于包括丛林或森林的阴暗地区，以评价生物生长、白蚁和腐烂草木的影响。选择时要注意确保：,阴暗地点真实代表了整个试验环境；,暴露设施和通道不会显著影响或改变暴薄地点环境。,暴 露 地 点在远离树木和建筑物的空地上。,暴 露 阶 段,试验期限应根据试验目的、要求和结果而定。,在暴露前，应先预估计试样的老化寿命而预定试验周期，一般暴露阶段应选择。,1个月、3 个月、6 个月、9 个月,或 1 年、1.5 年、2 年、3 年、4 年、6 年等为暴露期,暴 露 阶 段试验期限应根据试验目的、要求和结果而定。,（三）试验步骤,1）把试样装在框架上，在每个试样的背面作不易消除的记号以示区别。,确保连接件之间和样品板条之间有足够的空间，为暴露后的光学测试和机械测试留出一个足够尺寸的未遮盖的测试区。,确保用于机械测试的试样按其形状的不同加以固定。,确保不会因固定方法而对试样施加应力。,避免记号划在可能影响机械测试结果的部位。,2）辐射仪和标准材料的安装应安置在样品暴露试验架的附近，蓝色羊毛标准要靠近试样。,（三）试验步骤1）把试样装在框架上，在每个试样的背面作不易消,3）气象观察，记录所有的气象条件和会影响试验结果的变化。,4）试样的暴露，除非应用规范有要求，在暴露期间不应清洗试样，如需清洗要用蒸馏水。,定期检查和保养暴露地点，记录试样的一般状态。,5）性能变化的侧定,试样经过一个或多个暴露阶段后，取下，按适当的测试方法测定外观、颜色、光泽和机械性能的变化。,测试时，要按照状态调节要求的期间尽快进行测试，并记录暴露终止和测试开始之间的时间间隔。,3）气象观察，记录所有的气象条件和会影响试验结果的变化。,（四）试验结果的表示,1）性能变化的测定，按国家标准的程序和试验方法测定所需的性能变化。,2）气候条件，根据测试地的气候类型定。,温度,：日最高温度的月平均值、日最低温度的月平均值、月最高温度和最低温度；,相对湿度,：日最大相对湿度的月平均值、日最小相对湿度的月平均值、月变化范围；,暴露阶段程度,：经过一定时间、太阳辐射总暴露量；,雨量,：月总降雨量、凝露而成的月总潮湿时间、降雨而成的月总潮湿时间；,潮湿时间,：日潮湿时间百分率的月平均值、日潮湿时间百分率的月变化范围。,（四）试验结果的表示1）性能变化的测定，按国家标准的程序和试,老化性能测试课件,（五）影响因素,1）暴露场地气候区域的影响,不同的气候类型，暴露场地的纬度、经度、高度的不同，测试结果是不同的。,尽可能选与使用条件接近的场地进行，需要时应在各种不同气候环境地区的场地进行。,2）开始暴露季节与暴露角的影响,季节不同，气候有明显区别，影响试验的结果,在暴露时采用的角度不同，所受太阳辐射的量也会有所不同。,（五）影响因素1）暴露场地气候区域的影响,3）使用的蓝色羊毛标准测量光能量的影响,蓝色羊毛标准由纺织物试验发展而来；,但塑料比常规的纺织物光加速试验需更长暴露时间；,蓝色羊毛标准和塑料对光敏感性存在差异。,4）测试性能，耐候性结果由测试性能决定。,选择老化试验的测试性能项目，应根据不同塑料的老化机理及老化特征，使用场合，选择能真实反映其老化过程的相关测试性能进行测试。,依据所得到的全部结果，进行综合评价。,3）使用的蓝色羊毛标准测量光能量的影响,二、光解性塑料户外暴露试验方法,（一）测试原理,试样在受到太阳辐射下的自然气候直接暴露后，大的分子链断裂，经过预定的暴露期，测定试样的厚度、质量变化、其分子量变化及拉伸强度、断裂伸长率等性能变化。,（二）试验装置,暴露架,：使用的暴露架应符合塑料大气暴露试验方法中的要求，暴露架应朝南与水平面成 5。,暴露架 A，由可移动的试样安装棒和孔径约为 12mm的金属网组成,暴露架 B,：试样直接固定在胶合板上。,辐射仪,：紫外辐射仪用于测定 295385nm 的紫外辐射。,窄波段紫外辐射仪（20nm 带通）和总辐射仪。,二、光解性塑料户外暴露试验方法（一）测试原理,（三）试样,进行材料对比试验时，推荐使用 0.050.15mm 厚的薄膜进行试验。也可用成品进行暴露试验。,试样数量，由暴露试验后的性能侧试方法确定。,经大气老化后的试样，机械性能数据较分散，测试试样的数量应为测试标准要求的两倍。,当进行破坏性测试时，试样总数决定于暴露周期数和保存试样的数量,（三）试样进行材料对比试验时，推荐使用 0.050.15m,（四）测试步骤,1）安装试样：将试样的两端固定在可移动的试样安装棒或胶合板上，薄膜或其他平整试样可用耐用的压敏胶或图钉固定，异型试样可用螺钉和大垫圈（或其他适当方法）直接固定在金属网上或胶合板上。试样必须刻有识别符号。,每种材料在每个暴露期至少需暴露三个相同试样。,2）固定辐射仪，使辐射仪朝南与水平面成 5，如试样使用其他暴露角度，辐射仪也应安装在同一角度。,3）进行暴露测试，将试样安装在暴露架上，使其暴露达到产生规定的日光辐射量的时间。,（四）测试步骤1）安装试样：将试样的两端固定在可移动的试样安,对每种受试材料使用一系列暴露递增量以确定降解程度与总日光或日光紫外辐射量的关系。,测量暴露量，其单位为 J/m,2,，保留 4 位有效数字。,4）性能测定,按 GB/T 11596 进行测定,试样经过预定的辐射量暴露后，测定其一个或多个性能，以确定降解程度。,对未暴露试样进行相同的测试。,使用参照材料，测定其性能并表示所有受试材料的降解时间与参照材料产生规定降解程度的时间的关系。,对每种受试材料使用一系列暴露递增量以确定降解程度与总日光或日,（五）结果表示,常用的测试指标：相对分子质量、拉伸强度、断裂伸长率、厚度、质量变化等。,聚烯烃的氧化程度可用羰基指数表示。,羰基指数：试样在 1715 cm,-1,处的羰基红外吸收峰与固定特征吸收峰的吸光度之比。,结果包括：,总暴露时间，日光紫外辐射量或总辐射量（J/m,2,)；,降解前与后的相对分子质量；,原始试样及各暴露期试样的外观和性能测试结果；,各组试样的测试结果平均值和标准偏差。,（五）结果表示常用的测试指标：相对分子质量