簡(jiǎn)介

       西安摩爾石油工程實(shí)驗(yàn)室股份有限公司開展非金屬材料及制品的物理性能、機(jī)械性能、耐老化性能和耐化學(xué)介質(zhì)性能等方面的檢測(cè)，在非金屬材料老化檢驗(yàn)方面于2016年8月份取得CNAS資質(zhì)，可進(jìn)行熱老化、紫外老化等試驗(yàn)，共計(jì)完成的老化檢測(cè)項(xiàng)目超10項(xiàng)。

什么是非金屬老化

       在高分子材料的使用過程中，由于受熱、氧、水、微生物、化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境因素的綜合作用，高分子材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列變化，物理性能也會(huì)相應(yīng)變壞，如發(fā)硬、發(fā)粘、變脆、變色、失去強(qiáng)度等，這些變化和現(xiàn)象稱為老化。非金屬材料老化的本質(zhì)是其物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變。

老化的原因及影響因素

       橡膠、塑料和涂層發(fā)生老化的主要原因是結(jié)構(gòu)或組分內(nèi)部具有易引起老化的弱點(diǎn)，如具有不飽和雙鍵、過氧化物、支鏈、羰基、末端上的羥基等等，總體來說是一種內(nèi)外因素綜合的結(jié)果。

   引起老化的影響因素：

溫度隨著溫度升高，高分子鏈的運(yùn)動(dòng)加劇，一旦超過化學(xué)鍵的離解能，就會(huì)引起高分子鏈的熱降解或基團(tuán)脫落。

濕度濕度對(duì)高分子材料的影響可歸結(jié)于水分對(duì)材料的溶脹及溶解作用，使維持高分子材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的分子間作用力改變，從而破壞材料的聚集狀態(tài)。

氧氣氧首先進(jìn)攻高分子主鏈上的薄弱環(huán)節(jié)，形成高分子過氧自由基或過氧化物，分子鏈發(fā)生斷裂或過度交聯(lián)，引起非金屬材料性能的改變。

光老化聚合物受光的照射，是否引起分子鏈的斷裂，取決于光能與離解能的相對(duì)大小及高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光波的敏感性。對(duì)橡膠起破壞作用的是能量較高的紫外線。

機(jī)械應(yīng)力在機(jī)械應(yīng)力的反復(fù)作用下，會(huì)使聚合物分子鏈斷裂生成游離基，引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，形成力化學(xué)過程。機(jī)械斷裂分子鏈和機(jī)械活化氧化過程，哪個(gè)占優(yōu)，視其所處的條件而定。此外，應(yīng)力作用下容易引起臭氧龜裂。

化學(xué)介質(zhì)化學(xué)介質(zhì)只有滲透到高分子材料的內(nèi)部，才發(fā)揮作用，這些作用包括對(duì)共價(jià)鍵的作用與次價(jià)鍵的作用兩類。共價(jià)鍵的作用表現(xiàn)為高分子鏈斷裂、交聯(lián)、加成或這些作用的綜合，這是一個(gè)不可逆的化學(xué)過程；化學(xué)介質(zhì)對(duì)次價(jià)鍵的破壞，使得材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致其物理性能發(fā)生相應(yīng)改變。

生物老化聚合物材料長(zhǎng)期處于某種環(huán)境中，微生物的進(jìn)化能夠分解高聚物，從而使得高分子材料的物理和化學(xué)性能發(fā)生變化。

適用的非金屬種類

   發(fā)生老化的非金屬種類包括：

橡膠

涂層

塑料

老化檢驗(yàn)的方法和設(shè)備

1.橡膠老化的檢驗(yàn)方法

（1）自然老化試驗(yàn)方法

       橡膠試片在拉伸狀態(tài)下，放置于室外自然環(huán)境下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間日曬雨淋后，觀察、測(cè)定和比較前后的性能變化，這種方法雖然逼真度高，對(duì)實(shí)際狀況的模擬性強(qiáng)，但花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，一般作為輔助參考。

（2）人工加速試驗(yàn)方法

       在室內(nèi)或設(shè)備內(nèi)模擬近似于大氣環(huán)境或某種特定的環(huán)境條件，并強(qiáng)化某些因素，以期在短期內(nèi)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以相對(duì)地比較不同材料的抗老化性。人工加速老化實(shí)驗(yàn)方法主要包括：人工氣候試驗(yàn)、熱老化試驗(yàn)（絕氧、熱空氣、熱氧化、吸氧等試驗(yàn)）、臭氧老化試驗(yàn)、氣體腐蝕試驗(yàn)等。

       其中熱老化試驗(yàn)依據(jù)GB/T 3512-2014/ISO 188:2011標(biāo)準(zhǔn)，紫外老化試驗(yàn)依據(jù)GB/T 3512-2014、GB/T14522-2008標(biāo)準(zhǔn)，利用紫外燈輻射試驗(yàn)，并將試驗(yàn)暴露于一定濕度和溫度下，放置一段時(shí)間檢測(cè)試樣性能變化、耐候性。

2.涂層老化的檢驗(yàn)方法

（1）天然曝露法

       直接曝露于自然環(huán)境下，考察涂層在特定環(huán)境下的耐候性，通常天然曝露實(shí)驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 9276-1996《涂層自然氣候暴露實(shí)驗(yàn)方法》和ISO 2810:2004《色漆和清漆涂層自然老化曝露及評(píng)定》。

（2）人工加速試驗(yàn)方法

       人工加速試驗(yàn)利用實(shí)驗(yàn)箱模擬自然氣候作用。與自然條件的天然曝露試驗(yàn)相比，人工加速試驗(yàn)僅涉及光強(qiáng)、溫度、噴淋、濕度等幾個(gè)有限因素，并對(duì)這幾個(gè)因素進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而達(dá)到加速老化試驗(yàn)的目的。

3.塑料老化檢驗(yàn)方法

（1）自然老化試驗(yàn)方法

       將塑料材料安裝在固定角度或隨季節(jié)變化角度的試驗(yàn)架上，在自然環(huán)境中長(zhǎng)期曝露，這種曝露通常用來評(píng)定環(huán)境因素對(duì)材料各種性能的作用。

（2）人工加速老化試驗(yàn)方法

       包括熱老化、臭氧老化、光老化、人工氣候老化、光臭氧老化、生物老化。摩爾檢驗(yàn)中心依據(jù)GB/T 7141-2008對(duì)塑料進(jìn)行熱老化試驗(yàn)。

4.老化試驗(yàn)設(shè)備

       摩爾檢驗(yàn)中心擁有紫外老化試驗(yàn)箱、換氣式熱老化試驗(yàn)箱、智能型鹽霧試驗(yàn)箱等模擬各種工況的人工加速老化試驗(yàn)設(shè)備。下圖1為摩爾檢驗(yàn)中心的紫外老化試驗(yàn)箱，可模擬紫外光、水汽、凝露等自然環(huán)境，主要檢測(cè)材料耐紫外光老化性能；下圖2為檢驗(yàn)中心的換氣熱老化試驗(yàn)箱可以模擬熱氣流、轉(zhuǎn)速等環(huán)境，主要檢測(cè)材料耐熱老化性能。下圖3為檢驗(yàn)中心的智能鹽霧試驗(yàn)箱，主要檢測(cè)材料耐鹽霧腐蝕老化性能。

圖1.紫外老化試驗(yàn)箱

圖2.換氣式熱老化試驗(yàn)箱

圖3.智能型鹽霧試驗(yàn)箱

老化檢驗(yàn)指標(biāo)

橡膠老化的檢驗(yàn)指標(biāo)（1）  拉伸強(qiáng)度或拉伸應(yīng)力（2）  斷裂伸長(zhǎng)率（3）  硬度變化（4）  壓縮變形（5）  回彈性

涂層老化的檢驗(yàn)指標(biāo)（1）  老化前后的光澤度（2）  抗沖擊和抗彎曲性（3）  老化前后的色差（4）  老化前后的粉化（5）  老化前后的開裂（6）  老化前后的起泡（7）  老化前后的銹點(diǎn)（8）  老化前后的剝落（9）  老化前后的斑點(diǎn)（10）老化前后的泛金程度（11） 老化前后的沾污程度

塑料老化的檢驗(yàn)指標(biāo)（1）  斷裂伸長(zhǎng)率或斷裂強(qiáng)度（2）  熱暴露后時(shí)間-溫度的極限（3）  拉伸強(qiáng)度（4）  模量（5）  結(jié)晶度（6）  顏色（7）  分子量（8）  硬度

 

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