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(冷熱沖擊試驗箱)。論述了高分子材料老化的定義和現象及當前高分子材料常用的人工老化試驗關鍵詞: 高分子材料; 老化; 試驗

O 前言

隨著科學(xue)技術(shu)的(de)(de)(de)飛速發展(zhan), 現代汽車制造材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)構成發生(sheng)了(le)很大的(de)(de)(de)變化(hua), 金(jin)屬等(deng)傳統材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)比例下降, 而(er)高(gao)分子合成材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)使用則與日俱增。高(gao)分子材(cai)料(liao)大受青睞的(de)(de)(de)原因是其具有(you)(you)原料(liao)來源(yuan)豐富、價格(ge)便宜、性能優異、用途廣(guang)泛、質(zhi)量輕(qing)、易塑形等(deng)優點; 但是, 同時(shi)也(ye)有(you)(you)著容易因為(wei)老化(hua)而(er)導(dao)致剛性差(cha), 易碎, 壽命較短等(deng)缺陷。由于高(gao)分子材(cai)料(liao)所固有(you)(you)的(de)(de)(de)特(te)征, 如(ru)何采取(qu)積極的(de)(de)(de)防(fang)(fang)護措施減少(shao)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)老化(hua), 延(yan)長產品使用壽命就成為(wei)人(ren)們關注(zhu)的(de)(de)(de)話題(ti), 本文著重介紹材(cai)料(liao)老化(hua)試驗, 以便通過選擇適(shi)當的(de)(de)(de)測試方(fang)法了(le)解材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)老化(hua)性能, 確定高(gao)分子材(cai)料(liao)老化(hua)防(fang)(fang)護的(de)(de)(de)措施。

1 高分子材料(liao)老化(hua)的定(ding)義、現象(xiang)和影響因素(su)

1.1 老化的定義

老(lao)(lao)化(hua)(hua)是(shi)指(zhi)(zhi)隨著(zhu)時間(jian)的(de)推(tui)移, 在材(cai)料中持(chi)續發(fa)(fa)生著(zhu)各種(zhong)(zhong)可逆(ni)或不可逆(ni)的(de)物(wu)(wu)化(hua)(hua)變化(hua)(hua)。通俗地(di)講, 老(lao)(lao)化(hua)(hua)就是(shi)聚(ju)合物(wu)(wu)材(cai)料的(de)性能由好變壞的(de)一個過程。老(lao)(lao)化(hua)(hua)有物(wu)(wu)理老(lao)(lao)化(hua)(hua)和(he)化(hua)(hua)學老(lao)(lao)化(hua)(hua)兩種(zhong)(zhong)類型(xing), 物(wu)(wu)理老(lao)(lao)化(hua)(hua)是(shi)不涉(she)及聚(ju)合物(wu)(wu)分(fen)子結(jie)構的(de)變化(hua)(hua), 僅是(shi)由于物(wu)(wu)理作(zuo)用而(er)發(fa)(fa)生的(de)可逆(ni)性的(de)變化(hua)(hua); 化(hua)(hua)學老(lao)(lao)化(hua)(hua)指(zhi)(zhi)聚(ju)合物(wu)(wu)在加(jia)工, 貯藏(zang), 運輸和(he)使用過程中,要(yao)經受各種(zhong)(zhong)外(wai)界環境因(yin)素, 如(ru)熱、光照、臭氧、濕熱、空(kong)氣污(wu)染物(wu)(wu)、機(ji)械應力(li)、高能輻射以及聚(ju)合物(wu)(wu)本身(shen)內在因(yin)素的(de)影響,

使聚合物的(de)性能下降(jiang)的(de)不(bu)可逆(ni)的(de)變化。

1.2 老(lao)化(hua)的現象

老化(hua)的(de)(de)現(xian)象(xiang)由于聚合物的(de)(de)種(zhong)(zhong)類不(bu)(bu)同, 使用條件各異(yi), 因而會有不(bu)(bu)同的(de)(de)老化(hua)現(xian)象(xiang)和特征(zheng), 老化(hua)現(xian)象(xiang)歸納(na)起來有以(yi)下四種(zhong)(zhong)情況:

(l) 外(wai)觀的變(bian)化(hua)(hua)。出現污漬、斑點、銀紋、裂縫、噴霜、粉化(hua)(hua)、發粘(zhan)、翹曲、魚眼、起皺焦燒、光(guang)(guang)學畸變(bian)以及光(guang)(guang)澤顏(yan)色的變(bian)化(hua)(hua)。

(2 ) 物理性能(neng)(neng)的變(bian)化(hua)。溶解、溶脹(zhang)性、流變(bian)性能(neng)(neng)以及耐(nai)寒、耐(nai)熱、耐(nai)光、透(tou)水、透(tou)氣(qi)等性能(neng)(neng)的變(bian)化(hua)。

(3) 力(li)學(xue)性能(neng)的變化。

抗(kang)(kang)張強度、彎(wan)曲強度、剪切(qie)強度、沖擊(ji)強度、壓(ya)縮(suo)強度、抗(kang)(kang)疲勞性(xing)(xing)能、定伸(shen)變(bian)形、伸(shen)長率、可(ke)塑性(xing)(xing)能、應力松弛、蠕變(bian)等(deng)性(xing)(xing)能的變(bian)化。

(4 ) 電性能的(de)變化。表面電阻、體積電阻、介電常數(shu)、電擊穿強度的(de)變化。

1.3 影響老化的因(yin)素

1.3.1 外在因素

(] ) 氧氧在橡(xiang)膠中(zhong)和橡(xiang)膠分(fen)子發生游離基(ji)鏈鎖反應, 分(fen)子鏈發生斷裂或(huo)過度交聯, 引(yin)起橡(xiang)膠性(xing)能的(de)改變。氧化(hua)作用是橡(xiang)膠老化(hua)的(de)重要原因(yin)之(zhi)一。

(2 ) 臭氧

臭(chou)氧(yang)的(de)化(hua)學活性比氧(yang)高得(de)多, 破壞性更大, 它(ta)同樣(yang)是使分子鏈發生(sheng)斷裂, 但臭(chou)氧(yang)對橡膠(jiao)的(de)作用情況(kuang)隨橡膠(jiao)變(bian)形與(yu)否(fou)而不(bu)(bu)同。當作用于變(bian)形的(de)橡膠(jiao)(主要是不(bu)(bu)飽和橡膠(jiao)) 時, 出現與(yu)應力作用方向垂(chui)直的(de)裂紋(wen), 即所(suo)謂“ 臭(chou)氧(yang)龜(gui)裂” ; 作用于變(bian)形的(de)橡膠(jiao)時, 僅(jin)表面生(sheng)成氧(yang)化(hua)膜(mo)而不(bu)(bu)龜(gui)裂。

(3 ) 熱

提(ti)高溫度可引(yin)起橡膠(jiao)的熱裂(lie)解或熱交(jiao)聯。但熱的基本(ben)作(zuo)用還是催(cui)化(hua)作(zuo)用。提(ti)高氧擴散(san)速度和活化(hua)氧化(hua)反應, 從而加速橡膠(jiao)氧化(hua)反應速度, 這是普(pu)遍存(cun)在的一種老(lao)化(hua)現象(xiang)—熱氧老(lao)化(hua)。

(4 ) 光（高分子材料(liao)紫(zi)外光老化試驗箱）

光(guang)波越短(duan)、能(neng)量越大。對橡膠起(qi)破壞(huai)作用的(de)是能(neng)量較高的(de)紫外(wai)線。紫外(wai)線除了能(neng)直接引起(qi)橡膠分子鏈的(de)斷裂(lie)和交(jiao)聯(lian)外(wai),橡膠因吸收光(guang)能(neng)而產生游離(li)基, 引發(fa)并加(jia)速氧(yang)化鏈反應(ying)過程。

(5 ) 機(ji)械應力(li)

在(zai)機械(xie)應(ying)力反復(fu)作(zuo)(zuo)用下(xia), 會(hui)使橡膠分子(zi)鏈(lian)斷裂生成(cheng)游離(li)荃(quan), 引發氧(yang)化鏈(lian)反應(ying), 形成(cheng)力化學(xue)過程〔另外, 在(zai)應(ying)力作(zuo)(zuo)用下(xia)容(rong)易(yi)引起臭氧(yang)龜裂。

(6 ) 水分（高分子淋雨試驗箱）

水(shui)分的(de)作用(yong)有兩個方面: 橡膠在潮濕(shi)空(kong)氣淋雨(yu)或浸泡(pao)在水(shui)中(zhong)時, 容易被破(po)壞, 這是由于橡膠中(zhong)的(de)水(shui)溶(rong)性物質和清水(shui)基團等(deng)成(cheng)分被水(shui)抽(chou)提(ti)溶(rong)解。

特別是在水浸泡和大氣曝(pu)露(lu)的(de)交替作用下, 會(hui)加速橡膠的(de)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(lao)化的(de)作用。

(7 ) 其他

對橡膠的作用因素(su)還有化(hua)學介質(zhi)(油、試(shi)劑、化(hua)學藥品等(deng)(deng))、變價金(jin)屬離子、高能輻(fu)射、電和生(sheng)物等(deng)(deng)。

1.3.2 內在因素(su)

(l) 聚合物的化(hua)學結構(gou)。

(2) 物理(li)形態(tai)。

(3) 立體歸整性。

《4 ) 分子量及其分布。

本文主要(yao)從外(wai)在因素考(kao)慮, 測試各(ge)種(zhong)高分(fen)子材料在一定的(de)外(wai)界環境條件下的(de)耐老化性(xing)能和老化規律。

高(gao)(gao)分(fen)子材料(liao)老化|材料(liao)老化試(shi)驗(yan)方(fang)法|高(gao)(gao)分(fen)子材料(liao)濕熱老化|高(gao)(gao)分(fen)子材料(liao)高(gao)(gao)溫老化|高(gao)(gao)分(fen)子材料(liao)冷熱沖擊試(shi)驗(yan)