GB/Z 28820.1-2012聚合物長期輻射老化第1部分：監(jiān)測擴散限制氧化的技術(shù)

ICS2903501

K15..

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

聚合物長期輻射老化

第1部分監(jiān)測擴散限制氧化的技術(shù)

:

Long-termradiationageinginpolymers—

Part1Techniuesformonitorindiffusion-limitedoxidation

:qg

(IEC/TS61244-1:1993,IDT)

2012-11-05發(fā)布2013-02-01實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

目次

前言…………………………

Ⅰ

引言…………………………

Ⅱ

范圍………………………

11

監(jiān)測擴散限制氧化的剖析技術(shù)…………

21

紅外剖析技術(shù)………………………

2.11

模量剖析……………

2.22

密度剖析……………

2.32

射線微量分析……………………

2.4X-3

其他剖析技術(shù)………………………

2.53

擴散限制氧化理論處理方法……………

33

滲透測量…………………

44

氧消耗測量………………

55

理論與實驗結(jié)果的比較…………………

65

氧氣過壓技術(shù)……………

76

總結(jié)………………………

87

附錄資料性附錄擴散限制氧化理論處理方法的推導(dǎo)……………

A()18

參考文獻(xiàn)……………………

21

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

前言

聚合物長期輻射老化由部分組成

GB/Z28820《》3:

第部分監(jiān)測擴散限制氧化的技術(shù)

———1:;

第部分預(yù)測低劑量率下老化的程序

———2:;

第部分低壓電纜材料在役監(jiān)測程序

———3:。

本部分為的第部分

GB/Z288201。

本部分按照給出的規(guī)則起草

GB/T1.1—2009。

本部分使用翻譯法等同采用聚合物長期輻射老化第部分監(jiān)測擴散限

IEC/TS61244-1:1993《1:

制氧化的技術(shù)

》。

本部分由中國電器工業(yè)協(xié)會提出

。

本部分由全國電氣絕緣材料與絕緣系統(tǒng)評定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口

(SAC/TC301)。

本部分起草單位深圳市旭生三益科技有限公司機械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟研究所上海電纜研

:、、

究所上海核工業(yè)研究設(shè)計院上海特纜電工科技有限公司江蘇上上電纜集團有限公司上海電纜廠有

、、、、

限公司臨海市亞東特種電纜料廠上海凱波特種電纜料廠有限公司無錫江南電纜有限公司常州八益

、、、、

電纜股份有限公司上海至正道化高分子材料有限公司上海創(chuàng)新高溫線纜廠浙江萬馬電纜股份有限

、、、

公司深圳市沃爾核材股份有限公司北京北重汽輪機電機有限責(zé)任公司北京新福潤達(dá)絕緣材料有限

、、、

責(zé)任公司

。

本部分主要起草人盧偉居學(xué)成郭麗平劉亞麗陸燕紅顧申杰孫萍王松明王怡瑤李國鋒

:、、、、、、、、、、

段春來趙文明周敘元侯海良沈彧唐松柏康樹峰劉鳳娟劉琦煥

、、、、、、、、。

Ⅰ

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

引言

通常評估一種聚合材料在各種不同的使用環(huán)境中預(yù)期的壽命是很有必要的為了延長使用壽命

。,

常用加速老化技術(shù)來預(yù)測使用壽命這種技術(shù)就是利用高于周圍環(huán)境的條件而獲得結(jié)果在各種實際

,。

應(yīng)用中都存在直接暴露在空氣中的條件這就表明氧化作用是材料降解的重要原因遺憾的是聚合

,,。,

物在老化過程中暴露于空氣中經(jīng)常導(dǎo)致不均勻的氧化示例結(jié)果因此有必要嘗試一種方法既能理解

。,

氧化的過程又能推斷長期條件的暴露對加速老化的影響

。

非均相氧化的復(fù)雜性是最重要的其中包含了擴散限制氧化在各種環(huán)境中這種復(fù)雜具有意義的

,。,

方法包括多年來公認(rèn)的熱[1]輻射[2-4]和紫外輻射[5]當(dāng)一種材料氧消耗的速率大于周圍環(huán)境經(jīng)擴散補

。

給材料內(nèi)部氧氣的速率時擴散限制氧化就能發(fā)生這一實例導(dǎo)致氧氣的濃度從樣品表面平衡吸附值

,。

很平滑地降到樣品內(nèi)部的較低值或不存在的值這將引起材料的非均相氧化以及在材料表面發(fā)生氧

。,

化平衡例如相當(dāng)于空氣飽和的環(huán)境從而減少或不發(fā)生內(nèi)部氧化

(),。

材料的幾何形狀的影響很重要加上氧消耗的速率氧滲透系數(shù)及周圍樣品氧氣的分壓[5-8]也有影

,,

響因為氧消耗的速率通常取決于環(huán)境的壓力水平如溫度輻射劑量率并且當(dāng)材料降解[9-10]時氧

。(,),,

消耗的速率和氧滲透系數(shù)也會變化隨著壓力水平及降解的不同擴散限制氧化的重要性也將不同這

,,。

表明了樣品在高壓環(huán)境條件下被氧化的百分比實質(zhì)上低于低壓應(yīng)用條件下被氧化的百分比[5-7,10-16]

。

因此為了能確定地推斷短期加速是否能模擬長期的空氣老化條件關(guān)鍵是需要監(jiān)控及定量理解擴散限

,,

制氧化的影響

。

最近通過對這個領(lǐng)域進(jìn)行的大量改進(jìn)研究表明擴散限制氧化技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)的本部分回顧了

,,。

這個領(lǐng)域第章將描述實驗剖析方法該方法可用來監(jiān)測擴散限制氧化第章將簡要介紹這個現(xiàn)

。2,。3

象理論上的描述理論曲線圖的形狀取決于氧滲透系數(shù)和氧消耗速率這些數(shù)量必須測量或者估計以

。,,

從數(shù)據(jù)上證實理論的有效性拓展了許多實驗方法來測量滲透系數(shù)并且大量的數(shù)據(jù)在文獻(xiàn)中可以找

。,

到第章將介紹一些重要的文獻(xiàn)估計氧消耗速率的實驗方法將在第章簡要地回顧實驗數(shù)據(jù)支

。4。5。

持理論的處理方法在第章介紹一旦信賴的理論處理方法存在這個理論就能用來選擇實驗老化條

6。,

件或者預(yù)測這種影響的重要性所以擴散影響就不重要如果不可能消除在空氣老化條件下的擴散影

,。

響就增加在老化時周圍樣品的氧氣壓力這在某些實例中用來得到期望的結(jié)果在第章會概述氧氣

,,,7

過壓技術(shù)

。

的第部分將單獨出版并描述預(yù)測低劑量率下輻射老化的程序

GB/Z288202。

Ⅱ

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

聚合物長期輻射老化

第1部分監(jiān)測擴散限制氧化的技術(shù)

:

1范圍

當(dāng)有氧存在時聚合物在包括溫度輻射或者紫外線的各種環(huán)境中老化受擴散限制氧化的影響導(dǎo)

,、,,

致非均相老化這些影響使得理解老化過程和推斷加速長期的暴露條件變得很困難本部分回顧定量

。。

監(jiān)控這些影響的實驗技術(shù)并且對評估重要性提供了理論方程式

,。

2監(jiān)測擴散限制氧化的剖析技術(shù)

擴散限制氧化影響的存在表明各種不同的性能與一定的氧化作用有關(guān)這種氧化作用取決于材料

,

中的空間位置因此任何能繪制成空間變化圖的技術(shù)可以用來監(jiān)測擴散限制氧化因為聚合物的幾

。,。

何結(jié)構(gòu)利用低至幾個毫米或更小的橫截面來表示并且擴散限制氧化影響在小尺寸上起作用因此剖

,。,

析技術(shù)應(yīng)具有的分辨率另外一個與敏感度有關(guān)的問題是被測數(shù)據(jù)一般聚合物的降解要精

100μm。,

確到相當(dāng)于小于的聚合物被氧化所以一種有用的剖析技術(shù)應(yīng)具備的條件是具有合理的結(jié)果

1%。,:、

對微小的化學(xué)變化敏感可廣泛地應(yīng)用研究以及操作和分析相對較簡單本章簡要描述了一些特別有

,,。

用的技術(shù)

。

21紅外剖析技術(shù)

.

由于薄片樣品具有提供詳細(xì)化學(xué)信息的能力紅外光譜用來監(jiān)測擴散限制氧化的影響已經(jīng)超過

,

年[17]不管是樣品厚度的作用還是超薄切片的作用任何氧化敏感的紅外峰都能被監(jiān)控到從而可

25。,,

以得到非均相氧化的信息許多研究數(shù)據(jù)表明聚烯烴材料中羰基的吸收峰大約是-1的區(qū)域

。,1720cm,

如聚乙烯和聚丙烯較高敏感度地表征這個區(qū)域的紅外吸收峰并且這些材料未老化時不具有吸收峰

,,。

由于羰基區(qū)域代表多種氧化產(chǎn)物如酮醛酯和酸類吸收峰的疊加并且在不同波長下具有不同的消

(、、),

光系數(shù)因此可簡化假設(shè)來提取半定量信息在大多數(shù)情況下可以選擇多種羰基峰的最大高度或所在

,。,

區(qū)域需要注意市場上的材料含有添加劑如抗氧化劑阻燃劑經(jīng)常在羰基區(qū)域有吸收峰因此將

。(,),,

光譜用于這些材料的測試變得復(fù)雜化了圖展示了一種材料老化后經(jīng)過超薄切片得到的紅外

FTIR。1

剖析示例圖[18]聚烯烴材料放在空氣中在下老化后描繪出了相對氧化程度羰基峰的吸

。,100℃6d,(

光率對樣品表面離空氣的距離的圖氧化程度與空氣接觸的距離有近似指數(shù)級的相關(guān)性熱老化材料

)。,

可