摘要: 常用的人工老化試驗主要有人工氣候老化試驗(紫外光老化試驗箱)、臭氧老化試驗(臭氧老化試驗箱)、熱老化試驗(熱老化試驗箱)、濕熱老化試驗(濕熱老化試驗箱)、高溫試驗和低溫試驗(高低溫測試箱)、溫度沖擊和溫度循環(huán)(冷熱沖擊試驗箱)。論述了高分子材料老化的定義和現(xiàn)象及當(dāng)前高分子材料常用的人工老化試驗關(guān)鍵詞: 高分子材料; 老化; 試驗

O 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成發(fā)生了很大的變化, 金屬等傳統(tǒng)材料的比例下降, 而高分子合成材料的使用則與日俱增。高分子材料大受青睞的原因是其具有原料來源豐富、價格便宜、性能優(yōu)異、用途廣泛、質(zhì)量輕、易塑形等優(yōu)點; 但是, 同時也有著容易因為老化而導(dǎo)致剛性差, 易碎, 壽命較短等缺陷。由于高分子材料所固有的特征, 如何采取積極的防護(hù)措施減少材料的老化, 延長產(chǎn)品使用壽命就成為人們關(guān)注的話題, 本文著重介紹材料老化試驗, 以便通過選擇適當(dāng)?shù)臏y試方法了解材料的老化性能, 確定高分子材料老化防護(hù)的措施。

1 高分子材料老化的定義、現(xiàn)象和影響因素

1.1 老化的定義

老化是指隨著時間的推移, 在材料中持續(xù)發(fā)生著各種可逆或不可逆的物化變化。通俗地講, 老化就是聚合物材料的性能由好變壞的一個過程。老化有物理老化和化學(xué)老化兩種類型, 物理老化是不涉及聚合物分子結(jié)構(gòu)的變化, 僅是由于物理作用而發(fā)生的可逆性的變化; 化學(xué)老化指聚合物在加工, 貯藏, 運(yùn)輸和使用過程中,要經(jīng)受各種外界環(huán)境因素, 如熱、光照、臭氧、濕熱、空氣污染物、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射以及聚合物本身內(nèi)在因素的影響,

使聚合物的性能下降的不可逆的變化。

1.2 老化的現(xiàn)象

老化的現(xiàn)象由于聚合物的種類不同, 使用條件各異, 因而會有不同的老化現(xiàn)象和特征, 老化現(xiàn)象歸納起來有以下四種情況:

(l) 外觀的變化。出現(xiàn)污漬、斑點、銀紋、裂縫、噴霜、粉化、發(fā)粘、翹曲、魚眼、起皺焦燒、光學(xué)畸變以及光澤顏色的變化。

(2 ) 物理性能的變化。溶解、溶脹性、流變性能以及耐寒、耐熱、耐光、透水、透氣等性能的變化。

(3) 力學(xué)性能的變化。

抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、抗疲勞性能、定伸變形、伸長率、可塑性能、應(yīng)力松弛、蠕變等性能的變化。

(4 ) 電性能的變化。表面電阻、體積電阻、介電常數(shù)、電擊穿強(qiáng)度的變化。

1.3 影響老化的因素

1.3.1 外在因素

(] ) 氧氧在橡膠中和橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應(yīng), 分子鏈發(fā)生斷裂或過度交聯(lián), 引起橡膠性能的改變。氧化作用是橡膠老化的重要原因之一。

(2 ) 臭氧

臭氧的化學(xué)活性比氧高得多, 破壞性更大, 它同樣是使分子鏈發(fā)生斷裂, 但臭氧對橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當(dāng)作用于變形的橡膠(主要是不飽和橡膠) 時, 出現(xiàn)與應(yīng)力作用方向垂直的裂紋, 即所謂“ 臭氧龜裂” ; 作用于變形的橡膠時, 僅表面生成氧化膜而不龜裂。

(3 ) 熱

提高溫度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯(lián)。但熱的基本作用還是催化作用。提高氧擴(kuò)散速度和活化氧化反應(yīng), 從而加速橡膠氧化反應(yīng)速度, 這是普遍存在的一種老化現(xiàn)象—熱氧老化。

(4 ) 光（高分子材料紫外光老化試驗箱）

光波越短、能量越大。對橡膠起破壞作用的是能量較高的紫外線。紫外線除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián)外,橡膠因吸收光能而產(chǎn)生游離基, 引發(fā)并加速氧化鏈反應(yīng)過程。

(5 ) 機(jī)械應(yīng)力

在機(jī)械應(yīng)力反復(fù)作用下, 會使橡膠分子鏈斷裂生成游離荃, 引發(fā)氧化鏈反應(yīng), 形成力化學(xué)過程〔另外, 在應(yīng)力作用下容易引起臭氧龜裂。

(6 ) 水分（高分子淋雨試驗箱）

水分的作用有兩個方面: 橡膠在潮濕空氣淋雨或浸泡在水中時, 容易被破壞, 這是由于橡膠中的水溶性物質(zhì)和清水基團(tuán)等成分被水抽提溶解。

特別是在水浸泡和大氣曝露的交替作用下, 會加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對橡膠則不起破壞作用, 甚至有延緩老化的作用。

(7 ) 其他

對橡膠的作用因素還有化學(xué)介質(zhì)(油、試劑、化學(xué)藥品等)、變價金屬離子、高能輻射、電和生物等。

1.3.2 內(nèi)在因素

(l) 聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

(2) 物理形態(tài)。

(3) 立體歸整性。

《4 ) 分子量及其分布。

本文主要從外在因素考慮, 測試各種高分子材料在一定的外界環(huán)境條件下的耐老化性能和老化規(guī)律。

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