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简述高分子材料日常的老化试验种类
发布日期:2017-07-11      浏览次数:2185

高分子材料是由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物 , 是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物 , 也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高10000的分子称为高分子。高分子通常由103个~105个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的,因此也常被称为聚合物或高聚物 , 用于聚合的小分子则被称为“单体”。

 

高分子材料往往由于生物霉菌、物理、化学、加工成型方法、组成高分子材料的基本成分、高分子化学结构、聚集态结构及配方条件等导致高分子材料的老化。高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一,因此如何进行高分子材料的老化性能试验,如何评价高分子材料的老化性能成为高分子研究领域的重点。

 

 

那么,我们如何了解高分子材料的耐老化性能呢?目前zui有效的办法就是通过各种高分子材料老化试验来考察高分子材料的老化性能,一般有如下试验:耐热性试验、耐候性试验、湿热试验、盐雾试验、抗霉试验、耐寒试验等 , 以正确评价高分子材料的老化性能 ,高分子材料老化研究进行了展望,以促进高分子材料的应用。

 

一、耐热性试验——热空气老化箱

 

热是促进高聚物发生老化反应的主要因素之一,热可使高聚物分子发生链断裂从而产生自由基 , 形成自由基链式反应 , 导致聚合物降解和交联,性能劣化。烘箱法老化试验是耐热性试验的常用方法 , 将试样置于选定条件的热烘箱内 , 周期性地检查和测试试样外观和性能的变化,从而评价试样的耐热性。这种方法常用于塑料和橡胶,信息记录介质的耐热试验也常采用此方法。

 

二、耐候性试验——紫外线加速老化试验箱、氙弧灯耐候试验箱

 

高分子材料 ( 或制品 ) 由于使用时会暴露于阳光、风雨、高温、严寒等各种各样的环境中 , 随时间推移会引起物理及化学变化 ,从而使性能逐渐下降不能耐久使用。在自然环境下 , 材料究竟能使用多久,将其统称为耐候性。在自然环境下评价高分子材料寿命的实验方法有室外老化试验及人工老化试验。室外老化试验是评价材料实用性zui适宜的方法 , 但引起高分子材料老化是热、光、机械摩擦、化学药品、微生物等因素的综合作用,而其中日照量、风雨等都是难以控制的气候因素 , 因此试验周期比较长。在实验室模拟户外气候条件进行加速老化试验是耐候性试验的重要方式。通常耐候性试验采用气候老化试验箱 , 该装置采用碳弧灯、氙灯或紫外荧光灯照射模拟日光的紫外线照射 , 周期性地向试样喷撒盐溶液来模拟降雨及盐粒子的作用,多重环境因子的交替作用构成试验过程。

 

三、湿热试验——湿热试验箱

 

在大气环境下,温度 ()和湿度 (水分)是客观存在的因素。有些高分子材料是在高温高湿的环境中存入、运输或使用的。因此 , 湿热老化试验是具有一定的实际意义和经济价值的工作。高温下的水汽对高分子材料具有一定的渗透能力,在热的作用下,这种渗透能力更强 , 能够渗透到材料体系内部并积累起来形成水泡,从而降低了分子间的相互作用,导致材料的性能老化。湿热老化试验一般使用湿热试验箱 , 它能提供标准无污染的大气环境 (试验气体由N2 ,O2 ,CO2和水蒸气组成) ,温度为40℃~60 ,相对湿度90%RH以上。

 

四、抗霉试验——霉菌试验箱

 

霉菌是一种微生物,霉菌新陈代谢的排泄物 ( 有机酸 ) 会导致材料的失效。为了评价材料的长霉程度 , 通常采用人工抗霉试验。霉菌试验常用的菌种有 : 黑曲霉、黄曲霉、杂色曲霉、青霉、球毛壳霉等。因为不同材料遭受到侵蚀破坏的霉菌种类有所不同 ,所以对不同的高分子材料应选用不同的试验菌种。人工抗霉试验的周期28d。目前常采用霉菌老化试验箱,该试验箱是在一定的温湿度条件下通过培养真菌来试验高分子材料产品的抗菌老化能力。

 

五、耐寒试验——低温试验箱

 

聚合物的耐寒性是指它抵抗低温引起性能变化的能力,但环境温度达到某一低温区域 , 聚合物会脆化。低温储存试验可以鉴定材料的低温储存特性。耐寒性与聚合物的链运动、大分子间的作用力和链的柔顺性有关,饱和聚合物的主链单键,由于分子链上没有极性基或位阻大的取代基,柔顺性好,耐寒性也好。反之,如果侧基为位阻大的刚性取代基或者重度交联的聚合物,耐寒性就较差。

 

六、盐雾试验——盐雾试验箱

 

当盐雾的微粒沉降附着在材料的表面上时 , 便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液 , 在一定的温湿条件下,溶液中的氯离子通过材料的微孔逐步渗透到内部 , 引起材料的老化或金属的腐蚀。盐雾试验用来鉴定材料的防电化学腐蚀的性能。该试验可采用Prohesion型试验箱作为主体设备,即复合盐雾试验箱的试验的加速剂为5%NaCl溶液。试样首先在盐雾氛围中暴露1h , 然后在40℃下通入空气干燥1h , 这两部分构成一个试验循环。通常试验温度为35℃~55 ;pH值为6.57.2; 湿度不小于90%RH;盐雾沉降量为2h 1mL/80cm2mL/80cm 。根据试验需要可采取连续或周期喷雾。

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