塑料自然老化性能測試

1、塑料測試技術 廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課一、大氣老化試驗二、海水浸泡老化試驗三、埋地老化試驗 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 自然大氣老化（暴露）試驗是研究塑料及橡膠受自然氣候自然大氣老化（暴露）試驗是研究塑料及橡膠受自然氣候作用的老化試驗方法。作用的老化試驗方法。l 它是將試樣暴露于戶外氣候環(huán)境中受各種氣候因素綜合作它是將試樣暴露于戶外氣候環(huán)境中受各種氣候因素綜合作用的老化試驗，目的是評價試樣經過規(guī)定的暴露階段后所用的老化試驗，目的是評價試樣經過規(guī)定的暴露階段后所產生的變化。產生的變化。l 大氣老化試驗比較近似于材料的實際使

2、用環(huán)境情況，對材大氣老化試驗比較近似于材料的實際使用環(huán)境情況，對材料的耐候性評價是較為可靠的。料的耐候性評價是較為可靠的。l 另外，人工氣候試驗的結果也要通過大氣老化試驗加以對另外，人工氣候試驗的結果也要通過大氣老化試驗加以對比驗證。因而塑料、橡膠自然氣候暴露試驗方法是一個基比驗證。因而塑料、橡膠自然氣候暴露試驗方法是一個基礎的老化試驗方法。礎的老化試驗方法。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l自然氣候老化：自然環(huán)境下，在固定角度或可季節(jié)性調整的試樣架上自然氣候老化：自然環(huán)境下，在固定角度或可季節(jié)性調整的試樣架上進行長期暴露。這種暴露通

3、常用來評定環(huán)境因素對材料各種性能的作進行長期暴露。這種暴露通常用來評定環(huán)境因素對材料各種性能的作用。用。l太陽直接輻射：從以太陽為中心的一個小的立體角投射到與該立體角太陽直接輻射：從以太陽為中心的一個小的立體角投射到與該立體角的軸線相垂直的平面上的太陽輻射，通常規(guī)定直接輻射的平面角約為的軸線相垂直的平面上的太陽輻射，通常規(guī)定直接輻射的平面角約為6 6 。l直接老化：通常，未經過透明材料投射或者鏡面發(fā)射即入射到材料表直接老化：通常，未經過透明材料投射或者鏡面發(fā)射即入射到材料表面上產生的老化。面上產生的老化。l直接輻射表：用于測定入射到表面上的直接太陽輻照度的輻射表。直接輻射表：用于測定入射到表面

4、上的直接太陽輻照度的輻射表。l總輻射表：用于測定單位時間入射到單位面積上的太陽總輻射量的輻總輻射表：用于測定單位時間入射到單位面積上的太陽總輻射量的輻射表，包括直接輻射、漫射以及從地面反射的輻射量。射表，包括直接輻射、漫射以及從地面反射的輻射量。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 1 1試驗裝置試驗裝置 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課便攜式室外曝露架便攜式室外曝露架與傳統(tǒng)的室外曝露架相比，該裝置通過鏡與傳統(tǒng)的室外曝露架相比，該裝置通過鏡子使得試樣受到更為集中的陽光照射子使得試樣受到更為集中的陽光照射 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課 Q-LabQ-Lab

5、佛羅里達佛羅里達-世界上最世界上最大的戶外老化測試中心大的戶外老化測試中心 佛羅里達是佛羅里達是 國際公認的基準戶外國際公認的基準戶外曝曬測試場。佛羅里達州的亞熱曝曬測試場。佛羅里達州的亞熱帶老化曝曬不僅是真實的，也是帶老化曝曬不僅是真實的，也是加速的。佛羅里達州一年的陽光加速的。佛羅里達州一年的陽光可產生在其他地方進行好幾年的可產生在其他地方進行好幾年的老化。老化。佛羅里達測試場紫外線強、佛羅里達測試場紫外線強、陽光陽光輻照強度大輻照強度大, , 每年的每年的全年高溫、全年高溫、雨量充沛且濕度高。正是這種紫雨量充沛且濕度高。正是這種紫外線、濕度和高溫的協(xié)同效應使外線、濕度和高溫的協(xié)同效應使邁

6、阿密成為戶外環(huán)境中測試材料邁阿密成為戶外環(huán)境中測試材料耐久性的理想之地。耐久性的理想之地。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課江津（污染）大氣腐蝕試驗站江津（污染）大氣腐蝕試驗站 敦煌試驗站樣品舟山海水腐蝕試驗站敦煌試驗站樣品舟山海水腐蝕試驗站 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 2 2試樣試樣l 可用一塊薄片或其他形狀的樣品進行暴露，在暴露后從樣可用一塊薄片或其他形狀的樣品進行暴露，在暴露后從樣品上切取試樣，試樣的尺寸應符合所用試驗方法的規(guī)定或品上切取試樣，試樣的尺寸應符合所用試驗方法的規(guī)定或暴露后所要測定的一種或多種性能規(guī)范的規(guī)定，暴露后所要測定的一種或多種性能規(guī)范的

7、規(guī)定，所用的制所用的制樣方法應與所測材料的加工方法接近樣方法應與所測材料的加工方法接近。 l 試樣數(shù)量的確定應根據(jù)達到暴露后作相應的試驗方法所規(guī)試樣數(shù)量的確定應根據(jù)達到暴露后作相應的試驗方法所規(guī)定的數(shù)量定的數(shù)量。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課3 3試驗條件試驗條件（1 1）暴露方法）暴露方法a a為得到最大年總太陽輻射，在我國北方中緯度地區(qū)，與水平為得到最大年總太陽輻射，在我國北方中緯度地區(qū)，與水平面形成的傾斜角應比緯度角小面形成的傾斜角應比緯度角小1010。b b為得到最大年紫外太陽輻射的暴露，在北緯為得到最大年紫外太陽輻射的暴露，在北緯40 40 以南地區(qū)，以南地區(qū)，與水平

8、面形成的傾斜角應為與水平面形成的傾斜角應為5 51010。c c與水平面成與水平面成1010和和9090之間的任何其他特定的角度。之間的任何其他特定的角度。（2 2）暴露地點）暴露地點應在遠離樹木和建筑物的空地上，用朝南應在遠離樹木和建筑物的空地上，用朝南4545暴露時，暴露面暴露時，暴露面的東、南及西方應無仰角大于的東、南及西方應無仰角大于2020，而北方應無仰角大于，而北方應無仰角大于4545的障礙物，保持自然土壤覆蓋，有植物生長的應經常將的障礙物，保持自然土壤覆蓋，有植物生長的應經常將植物割短。植物割短。（3 3）暴露階段）暴露階段通常在暴露前應先預估計試樣的老化壽命而預定試驗周期。通常

9、在暴露前應先預估計試樣的老化壽命而預定試驗周期。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l （三）試驗步驟（三）試驗步驟1 1試樣安放試樣安放確保用于機械測試的試樣按其形狀的不同加以固定，確保不會因固定方法確保用于機械測試的試樣按其形狀的不同加以固定，確保不會因固定方法而對試樣施加應力。而對試樣施加應力。在每個試樣的背面作不易消除的記號以示區(qū)別。在每個試樣的背面作不易消除的記號以示區(qū)別。2 2輻射儀和標準材料安裝輻射儀和標準材料安裝應安置在樣品暴露試驗架的附近，藍色羊毛標準要靠近試樣。應安置在樣品暴露試驗架的附近，藍色羊毛標準要靠近試樣。3 3氣象觀察氣象觀察記錄所有的氣象條件和會影響試

10、驗結果的變化。記錄所有的氣象條件和會影響試驗結果的變化。4 4試樣的暴露試樣的暴露在暴露期間不應清洗試樣，如需清洗要用蒸餾水。在暴露期間不應清洗試樣，如需清洗要用蒸餾水。應定期檢查和保養(yǎng)暴露地點，以便記錄試樣的一般狀態(tài)。應定期檢查和保養(yǎng)暴露地點，以便記錄試樣的一般狀態(tài)。5 5性能變化的測定性能變化的測定測試時要按照狀態(tài)調節(jié)要求的期間盡快進行測試，并記錄暴露終止和測試測試時要按照狀態(tài)調節(jié)要求的期間盡快進行測試，并記錄暴露終止和測試開始之間的時間間隔。開始之間的時間間隔。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 塑料的耐候性，以其試樣在該試場氣候條件下被測指標（物理和化學兩大類）的變化達到

11、規(guī)定值（實際使用的最低允許值或某一保留率）時的曝露試驗時間來表示。l 以被測指標變化與試驗時間的關系圖表征塑料耐候性?？v坐標上標出指標值，橫坐標上標出曝露試驗時間。在圖上繪一條平行于橫坐標軸表示被測指標下降至規(guī)定值的直線，被測指標變化曲線與此直線的交點的橫坐標，便可以量度塑料的耐候性。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課1 1暴露場地、氣候區(qū)域的影響暴露場地、氣候區(qū)域的影響自然老化試驗應盡可能選與使用條件接近的場地進行，需要時自然老化試驗應盡可能選與使用條件接近的場地進行，需要時應在各種不同氣候環(huán)境地區(qū)的場地進行。應在各種不同氣候環(huán)境地區(qū)的場地進行。2 2開始曝露季節(jié)與曝露角的影響開

12、始曝露季節(jié)與曝露角的影響 少于一年暴露實驗，結果取決于進行暴露季節(jié)，較長的暴露階少于一年暴露實驗，結果取決于進行暴露季節(jié)，較長的暴露階段，季節(jié)的影響被均化，但結果仍取決于開始暴露的季節(jié)。段，季節(jié)的影響被均化，但結果仍取決于開始暴露的季節(jié)。3 3使用的藍色羊毛標準測量光能量的影響使用的藍色羊毛標準測量光能量的影響 塑料比常規(guī)的紡織物光加速試驗需更長暴露時間塑料比常規(guī)的紡織物光加速試驗需更長暴露時間, ,藍色羊毛標藍色羊毛標準和塑料對光敏感性存在差異。準和塑料對光敏感性存在差異。4 4測試性能測試性能 要按選定的每項性能指標和每一個暴露角來確定耐候性。要按選定的每項性能指標和每一個暴露角來確定耐候

13、性。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 海水是一種非常復雜的海水是一種非常復雜的多組分水溶液多組分水溶液，溶解有機物、含有，溶解有機物、含有懸浮泥沙、氣體、生物及腐敗有機物等；海水有海浪沖擊懸浮泥沙、氣體、生物及腐敗有機物等；海水有海浪沖擊和潮流涌動、海洋氣候條件也變幻莫測。和潮流涌動、海洋氣候條件也變幻莫測。l 這些因素都影響材料的環(huán)境適應性。這些影響在不同海域、這些因素都影響材料的環(huán)境適應性。這些影響在不同海域、不同地區(qū)其綜合作用又各不相同。不同地區(qū)其綜合作用又各不相同。l 海水暴露試驗就是把試樣暴露于不同的海洋環(huán)境區(qū)帶中，海水暴露試驗就是把試樣暴露于不同的海洋環(huán)境區(qū)帶中，一

14、定時間后，通過測定材料暴露前后性能的變化確定材料一定時間后，通過測定材料暴露前后性能的變化確定材料的耐候性。的耐候性。l 海水暴露試驗對研究環(huán)境條件對材料的影響、評價材料的海水暴露試驗對研究環(huán)境條件對材料的影響、評價材料的環(huán)境適應性，推算使用壽命具有突出的現(xiàn)實意義。環(huán)境適應性，推算使用壽命具有突出的現(xiàn)實意義。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 試驗環(huán)境應選在代表性的地區(qū)海域，其海水環(huán)境因素應能試驗環(huán)境應選在代表性的地區(qū)海域，其海水環(huán)境因素應能代表該海域的環(huán)境條件。代表該海域的環(huán)境條件。l 水質干凈，無明顯污染；水質干凈，無明顯污染；l 防止大浪沖擊，中潮位波高小于防止大浪沖擊，中

15、潮位波高小于0.5m0.5m。有潮汐引起的自。有潮汐引起的自然海流，一般流速在然海流，一般流速在1m/s1m/s以下；以下；l 附近無大的河口，防止大量淡水注入；附近無大的河口，防止大量淡水注入；l 隨季節(jié)有一定溫差，海生物生長有變化，無冰凍期；隨季節(jié)有一定溫差，海生物生長有變化，無冰凍期；l 具有進行各種海水試驗的良好環(huán)境條件；具有進行各種海水試驗的良好環(huán)境條件；l 目前，海水暴露試驗場地多建在海灣或海島海邊，一般無目前，海水暴露試驗場地多建在海灣或海島海邊，一般無特殊目的不要建在易受污染的港口碼頭附近。特殊目的不要建在易受污染的港口碼頭附近。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l

16、 （二）試驗分類（二）試驗分類l 按環(huán)境區(qū)帶的不同特點，可將海水暴露試驗分為：按環(huán)境區(qū)帶的不同特點，可將海水暴露試驗分為：l 海面大氣暴露試驗；海面大氣暴露試驗；l 海洋飛濺區(qū)暴露試驗；海洋飛濺區(qū)暴露試驗；l 海洋潮差區(qū)暴露試驗；海洋潮差區(qū)暴露試驗；l 海水（深海、淺海）全浸區(qū)暴露試驗；海水（深海、淺海）全浸區(qū)暴露試驗；l 海泥區(qū)暴露試驗；海泥區(qū)暴露試驗；l 長尺試驗。長尺試驗。l目前我國已經開展了海面大氣、飛濺、潮差和全浸暴露試驗，也開展目前我國已經開展了海面大氣、飛濺、潮差和全浸暴露試驗，也開展了少量長尺試驗研究。了少量長尺試驗研究。l美國用深潛裝置在加復雜福尼亞附近太平洋海域開展了深達美

17、國用深潛裝置在加復雜福尼亞附近太平洋海域開展了深達1800m1800m的深的深海環(huán)境試驗海環(huán)境試驗 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l （三）試驗場地（三）試驗場地l 試驗場地有海面平臺、碼頭、棧橋等。試驗場地有海面平臺、碼頭、棧橋等。l 浮動式試驗場地有艦船、浮筏、浮筒等。浮動式試驗場地有艦船、浮筏、浮筒等。l 試驗場地應有足夠的空間放置暴露、貯存試驗裝置和環(huán)境試驗場地應有足夠的空間放置暴露、貯存試驗裝置和環(huán)境因素監(jiān)測裝置。因素監(jiān)測裝置。 圖為多種試樣在艦船圖為多種試樣在艦船上進行暴露試驗的情上進行暴露試驗的情況況 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 1 1試驗暴露架

18、試驗暴露架l 海面大氣區(qū)推薦使用戶外固定式大氣暴露架；海面大氣區(qū)推薦使用戶外固定式大氣暴露架；l 在飛濺和潮差區(qū)，對于平板試樣，推薦使用棚欄式掛片架；在飛濺和潮差區(qū)，對于平板試樣，推薦使用棚欄式掛片架；l 全浸區(qū)使用吊籠式試驗裝置。全浸區(qū)使用吊籠式試驗裝置。l 大氣區(qū)固定方式，可以直接牢固安裝在試驗場所內，大氣區(qū)固定方式，可以直接牢固安裝在試驗場所內，l 飛濺區(qū)的試驗架可采用升降式或掛式固定在試驗場地上。飛濺區(qū)的試驗架可采用升降式或掛式固定在試驗場地上。l 2 2環(huán)境因素監(jiān)測設備和儀器環(huán)境因素監(jiān)測設備和儀器l 氣象因素的測定儀器、海水溫度測試儀、測定大氣成分和氣象因素的測定儀器、海水溫度測試儀

19、、測定大氣成分和海水性能的取樣器及海水環(huán)境因素檢測設備和儀器等。海水性能的取樣器及海水環(huán)境因素檢測設備和儀器等。l 3 3其他其他l 如大型海面平臺，艦船，可仿照陸地環(huán)境建造棚庫工船艙、如大型海面平臺，艦船，可仿照陸地環(huán)境建造棚庫工船艙、集裝箱進行貯存試驗或棚、庫暴露試驗及其相關研究。集裝箱進行貯存試驗或棚、庫暴露試驗及其相關研究。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l （五）試樣固定方式（五）試樣固定方式l 試樣有兩種固定方式，即試樣有兩種固定方式，即串掛法串掛法和和單掛法單掛法。l 串掛法是用物全浸、潮差試樣串掛法是用物全浸、潮差試樣l 單掛法用于飛濺區(qū)和長尺連接試樣。單掛法用于

20、飛濺區(qū)和長尺連接試樣。海水全浸試驗的框架和吊籠海水全浸試驗的框架和吊籠 海水間浸試驗的框架和平臺海水間浸試驗的框架和平臺 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 是在室外的土壤中埋設各種不同尺寸、不同材料試件，根是在室外的土壤中埋設各種不同尺寸、不同材料試件，根據(jù)試驗目的和規(guī)定，按試驗周期進行土壤環(huán)境因素測量、據(jù)試驗目的和規(guī)定，按試驗周期進行土壤環(huán)境因素測量、材料試件的性能測試和研究。材料試件的性能測試和研究。l 1 1試驗目的試驗目的l該類試驗主要針對材料和地下工程設施在土壤中的腐蝕進行考核和研該類試驗主要針對材料和地下工程設施在土壤中的腐蝕進行考核和研究。究。l 研究各類土壤的腐蝕

21、性，為工程實施提供防護依據(jù)；研究各類土壤的腐蝕性，為工程實施提供防護依據(jù)；l 研究材料及地下設施在土壤中的性能變化規(guī)律性；研究材料及地下設施在土壤中的性能變化規(guī)律性；l 研究土壤腐蝕的主要環(huán)境因素及其規(guī)律；研究土壤腐蝕的主要環(huán)境因素及其規(guī)律；l 研究土壤環(huán)境試驗技術；研究土壤環(huán)境試驗技術；l 為實驗室模擬試驗方法提供對比數(shù)據(jù)。為實驗室模擬試驗方法提供對比數(shù)據(jù)。 塑料測試技術塑料測試技術資源共享課資源共享課l 2 2試驗場地的選擇試驗場地的選擇l 場地選在場地選在能代表土壤類型能代表土壤類型的環(huán)境和地區(qū)，根據(jù)土壤分類的的環(huán)境和地區(qū)，根據(jù)土壤分類的土壤類型、理化性質、地區(qū)氣候條件、地下建筑物的發(fā)展土壤類型、理化性質、地區(qū)氣候條件、地下建筑物的發(fā)展狀況、交通及管理的方便條件等選擇。狀況、交通及管理的方便條件等選擇。l 3 3試驗試驗l （1 1）在試驗場地內開挖埋藏試樣坑，坑的大小也隨試樣大）在試驗場地內開挖埋藏試樣坑，坑的