材料老化性能測試課件

材料老化性能測試

材料老化性能測試

1老化塑料在使用、加工及貯存過程中，由于受到外界因素包括物理的(熱、光、電、輻射能、機械應(yīng)力等)，化學(xué)的(氧、臭氧、雨水、潮氣、酸、鹽霧等)及生物的(霉菌、細菌等)各方面的作用，而會引起化學(xué)結(jié)構(gòu)的破壞，使原有的優(yōu)良性能喪失，這種現(xiàn)象，通稱為老化。引起高聚物性能變壞的類型

發(fā)硬、變脆是交聯(lián)的結(jié)果發(fā)黏、變色、強度下降、破壞是降解、取代基脫除的結(jié)果老化塑料在使用、加工及貯存過程中，由于受到外界因素包括物2某些高聚物對各種因素影響的抵抗能力情況高聚物熱降解氧化降解光降解臭氧降解水解吸水率，%PEPPPSPMMAPVC聚四氟乙烯滌綸尼龍-66ABS樹脂高中中中低高中中中低低中高低高高低低低（發(fā)脆）低（發(fā)脆）低（變色）高低（變色）高中（變色）低（發(fā)脆）低（變色）高高高高高高高高高高高高高高高中中高＜0.01＜0.010.03-0.100.1-0.40.04＜0.010.021.50.2-0.45高聚物熱降解氧化降解光降解臭氧降解水解吸水率，%PE高低低（3塑料老化的表現(xiàn)與成因塑料老化的主要表現(xiàn)為

外觀上變色、失光、龜裂甚至粉化，物理化學(xué)性能如力學(xué)性能、電性能改變(降低)等塑料老化是內(nèi)外復(fù)雜因素綜合作用的結(jié)果。塑料老化的化學(xué)過程是十分復(fù)雜的，除了在熱、氧作用下產(chǎn)生退化分支鏈反應(yīng)[鏈引發(fā)、鏈傳遞(增加)、鏈支化、鏈終止的反應(yīng)歷程]外，還可能發(fā)生水解、醇解和胺解等反應(yīng)(聚酯和聚酰胺類高聚物)。塑料老化的表現(xiàn)與成因塑料老化的主要表現(xiàn)為4聚合物老化原因之一---降解聚合物的降解反應(yīng)是指聚合物分子鏈在機械力、熱、高能輻射、超聲波或化學(xué)反應(yīng)等的作用下，分裂成較小聚合度產(chǎn)物的反應(yīng)過程。聚合物的降解可分為三種基本形式：（1）熱降解（2）化學(xué)降解（3）光降解。聚合物老化原因之一---降解聚合物的降解反應(yīng)是指聚合物分子鏈5（1）熱降解指聚合物在單純熱的作用下發(fā)生的降解反應(yīng)，可有三種類型：a.無規(guī)斷鏈反應(yīng)：在這類降解反應(yīng)中，高分子鏈從其分子組成的弱鍵發(fā)生斷裂，分子鏈斷裂成數(shù)條聚合度減小的分子鏈---低聚物。分子量下降迅速，但產(chǎn)物是仍難以揮發(fā)，因此重量損失較慢。如聚乙烯的熱降解：（1）熱降解指聚合物在單純熱的作用下發(fā)生的降解反應(yīng)，可有三種6（1）熱降解b.解聚反應(yīng)：

在這類降解反應(yīng)中，高分子鏈的斷裂總是發(fā)生在末端單體單元，導(dǎo)致單體單元逐個脫落生成單體，是聚合反應(yīng)的逆反應(yīng)。發(fā)生解聚反應(yīng)時，單體單元逐個脫落，因此聚合物的分子量變化很慢，但由于生成的單體易揮發(fā)導(dǎo)致重量損失較快。解聚反應(yīng)主要發(fā)生于1,1-二取代單體所得的聚合物典型例子--聚甲基丙烯酸甲酯的熱降解：（1）熱降解b.解聚反應(yīng)：7（1）熱降解c.側(cè)基脫除熱降解：聚合物熱降解時主要以側(cè)基脫除為主，并不發(fā)生主鏈斷裂。典型的如聚氯乙烯的脫HCl、聚醋酸乙烯酯的脫酸反應(yīng)：（1）熱降解c.側(cè)基脫除熱降解：8熱穩(wěn)定性提高熱穩(wěn)定性的方法—增加化學(xué)鍵強度在高分子鏈中避免弱鍵,

C-Cl鍵弱,PVC易分解;支化分子易分解.聚合物分解溫度順序:

PE>支化PE>PMMA主鏈中避免長串的-CH2-,引入大環(huán)結(jié)構(gòu)可提高熱穩(wěn)定性合成梯形,螺形或片狀的高分子熱穩(wěn)定性9（2）化學(xué)降解

聚合物曝露在空氣中易發(fā)生氧化作用在分子鏈上形成過氧基團或含氧基團，從而引起分子鏈的斷裂及交聯(lián)，使聚合物變硬、變色、變脆等。化學(xué)降解可在較低溫條件下發(fā)生?；瘜W(xué)降解包括熱氧化降解和光氧化降解。飽和聚合物的化學(xué)降解較慢。而不飽和聚合物的氧化反應(yīng)要快的多，因為所含的烯丙位碳易遭受進攻，并形成穩(wěn)定的自由基。

化學(xué)降解過程是一個自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（2）化學(xué)降解聚合物曝露在空氣中易發(fā)生氧化作用在分10（2）化學(xué)降解鏈終止：各種自由基發(fā)生偶合或歧化反應(yīng)。在高溫條件或光照條件下，還將發(fā)生過氧化氫的分解、主鏈斷裂等反應(yīng)：（2）化學(xué)降解鏈終止：各種自由基發(fā)生偶合或歧化反應(yīng)。11聚合物的結(jié)構(gòu)與其耐氧化性之間有關(guān)聯(lián)，一般地：（i）飽和聚合物的耐氧化性>不飽和聚合物；（ii）線形聚合物>支化聚合物；（iii）結(jié)晶聚合物在其熔點以下比非結(jié)晶性聚合物耐熱性好；（iv）取代基、交聯(lián)都會改變聚合物的耐氧化性能。聚合物的結(jié)構(gòu)與其耐氧化性之間有關(guān)聯(lián)，12化學(xué)降解的防止化學(xué)降解的根本原因是氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過氧自由基，因此可在聚合物中加入能與過氧自由基迅速反應(yīng)形成不活潑自由基的化合物，以防止聚合物的化學(xué)降解，這類化合物常稱抗氧劑。常用的抗氧劑是一些酚類和胺類化合物?；瘜W(xué)降解的防止化學(xué)降解的根本原因是氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過氧自由基，13

常見的胺類抗氧劑：

注意：胺類抗氧劑抗氧能力強,但有顏色,主要用于深色塑料和橡膠制品常見的酚類抗氧劑：－NH－－NH－－NH－－N’H－N,N-二苯基對苯胺N-苯基-N’-環(huán)已烷對苯胺（抗氧劑H）（抗氧劑4010）－NH－－NH－－NH－苯基-β-萘胺（抗氧劑D）N,N-二-β-萘基對苯胺胺（抗氧劑DNP）CH3C(CH3)3(CH3)3COHCH2CH2COOC18H37C(CH3)3(CH3)3COH2.6-二叔丁基-4-甲酚（抗氧劑264）3（3.5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八酯（抗氧劑1076）常見的胺類抗氧劑：－NH－－NH－－NH－－N14（3）光降解

聚合物受光照，當(dāng)吸收的光能大于鍵能時，便會發(fā)生斷鍵反應(yīng)使聚合物降解。光降解反應(yīng)存在三個要素：

聚合物受光照；聚合物聚合物吸收光子被激發(fā)；被激發(fā)的聚合物發(fā)生降解。（3）光降解聚合物受光照，當(dāng)吸收的光能大于鍵能時，便15（3）光降解

非光敏降解

原理：用相當(dāng)于高聚物分子中化學(xué)鍵吸收波峰波長的光照射時，高聚物吸收能量后，被激發(fā)，則發(fā)生光降解反應(yīng)。部分高聚物光降解吸收的光波波長（λ）光敏降解光降解類型非光敏降解高聚物λ/nm高聚物λ/nm滌綸聚苯乙烯聚乙烯聚丙烯325318300310聚氯乙烯氯-醋共聚物聚甲醛聚甲基乙烯基酮310322-364300-320330-360（3）光降解光敏降解光降解類型非光敏降解高聚物λ/nm高聚16（3）光降解

在聚合物的使用過程中，一般希望其性能穩(wěn)定，必須防止或延緩聚合物的光降解，為此可在聚合物中加入光穩(wěn)定劑。為了加快聚合物的光降解，可加入光敏劑。由于聚合物對太陽光輻射的吸收速度慢，量子產(chǎn)率低，因而光降解的過程一般較緩慢，可加入吸收光子速度快、量子產(chǎn)率高的光敏劑，通過光敏劑首先吸收光子被激發(fā)形成激發(fā)態(tài)，再與聚合物反應(yīng)生成自由基。（3）光降解在聚合物的使用過程中，一般希望其性能穩(wěn)定，必17

光穩(wěn)定劑及作用

能阻止高聚物光降解和光氧化降解的物質(zhì)。

紫外線吸收劑（普遍使用）

作用：能選擇性地吸收波長為290-400nm的紫外線，并通過能量轉(zhuǎn)換放出較弱的熒光或熱或轉(zhuǎn)送給其它分子而自身恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

常見的紫外線吸收劑按作用機理分類紫外線吸收劑自由基捕獲劑光屏蔽劑淬滅劑2-羥基-4-甲氧基二苯酮（UV-9）－OCH3－C－OHO－OC8H17－C－OHO2-羥基-4-正辛氧基二苯酮（UV-531）光穩(wěn)定劑及作用按作用機理分類紫外線吸收劑自由基捕獲劑光18聚合物防老化途徑（1）采用合理的聚合工藝路線和純度合格的單體及輔助原料；或針對性的采用共聚、共混、交聯(lián)等方法提高聚合物的耐老化性能；（2）采用適宜的加工成型工藝（包括添加各種改善加工性能的助劑和熱、氧穩(wěn)定劑等），防止加工過程中的老化，防止或盡可能減少產(chǎn)生新的老化誘發(fā)因素；（3）根據(jù)具體聚合物材料的主要老化機理和制品的使用環(huán)境條件添加各種穩(wěn)定劑，如熱、氧、光穩(wěn)定劑以及防霉劑等；（4）采用可能的適當(dāng)物理保護措施，如表面涂層等聚合物防老化途徑（1）采用合理的聚合工藝路線和純度合格的單體19塑料老化研究的意義可以評定材料的穩(wěn)定性，耐候性，確定其使用價值、貯存期。研究防老化方法，可以提高材料的穩(wěn)定性，延長材料的使用壽命。除討論老化實驗方法外，還針對材料在特定環(huán)境下的某些性能的快速評價實驗進行介紹---塑料材料應(yīng)力開裂，樹脂的熱穩(wěn)定性及環(huán)境循環(huán)試驗等塑料老化研究的意義可以評定材料的穩(wěn)定性，耐候性，確定其使用價20塑料老化試驗方法分為兩類：人工老化試驗方法是在實驗室內(nèi)利用各種老化試驗箱進行試驗的一類方法，如熱老化、光老化、人工氣候和霉菌老化等。由于老化箱可以模擬并強化自然環(huán)境的某些老化因素，從而加快老化過程，較快得到材料的試驗結(jié)果。自然老化試驗方法

是利用自然環(huán)境條件進行老化的一類試驗方法，它主要包括自然氣候曝露試驗方法，大氣曝露加速試驗方法，倉貯試驗方法，地下、水下埋藏等方法。塑料老化試驗方法分為兩類：21

熱空氣曝露試驗是用于評定材料耐熱老化性能的一種簡便的人工模擬加速環(huán)境試驗方法，目的是在較短時間內(nèi)評定材料對高溫的適應(yīng)性以及材料高溫適應(yīng)性的相互比較。6．1．1原理與方法要點

將塑料試樣置于給定條件(溫度、風(fēng)速、換氣率等)的熱老化試驗箱中，使其經(jīng)受熱和氧的加速老化作用。通過檢測曝露前后性能的變化，評定塑料的耐熱老化性能6.1塑料熱空氣曝露試驗熱空氣曝露試驗是用于評定材料耐熱老化性22

(1)裝置

試驗箱主要技術(shù)參數(shù)(調(diào)溫范圍、溫度波動度、均勻性、換氣率等)均有規(guī)范，可根據(jù)需要，選擇能保持長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗箱。熱老化試驗箱應(yīng)滿足以下要求：①工作容積為0.1—0.3m3并備有安置試樣的網(wǎng)板或旋轉(zhuǎn)架。②工作溫度：40一200℃(或300℃)。③溫度均勻性：溫度分布的偏差應(yīng)＜1％。④平均風(fēng)速：0．5--1.0m/s，允許偏差±

20％⑤換氣率：1—100次/h。6.1塑料熱空氣曝露試驗(1)裝置6.1塑料熱空氣曝露試驗236.1塑料熱空氣曝露試驗(2)試樣

試樣的形狀與尺寸應(yīng)符合有關(guān)塑料性能檢測方法的規(guī)定。試樣按有關(guān)制樣方法制備，所需數(shù)量由有關(guān)塑料檢測項目和試驗周期決定。每周期每組試樣一般不少于5個，試驗周期數(shù)根據(jù)檢測項目而定，一般不少于5個周期。6.1塑料熱空氣曝露試驗(2)試樣試樣的形狀246.1塑料熱空氣曝露試驗

(3)試驗條件

①試樣：按GB2918中標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進行狀態(tài)調(diào)節(jié)(48h以上)。②試驗溫度：根據(jù)材料的使用要求和試驗?zāi)康拇_定.③溫度均勻性要求:溫度分布的偏差＜1%(試驗溫度)。④平均風(fēng)速：在0.5--1.0m/s內(nèi)選取,允許偏差為±20％⑤換氣率：根據(jù)試樣的特性及數(shù)量在1--100次/h內(nèi)選?、拊囼炛芷诩捌谙蓿喊搭A(yù)定目的確定取樣周期數(shù)及時間間隔。⑦老化試驗終點：取某規(guī)定性能降至原始值的x％(通常為50%)或規(guī)定值時作終點。6.1塑料熱空氣曝露試驗(3)試驗條件256.1塑料熱空氣曝露試驗

(4)試驗步驟

①調(diào)節(jié)試驗箱按GB7141-92規(guī)定,根據(jù)要求調(diào)節(jié)試驗溫度,均勻性,平均風(fēng)速及換氣率等參數(shù)。②安置試樣將試樣用包有惰性材料的金屬夾或金屬絲夾或掛置于試驗箱的網(wǎng)板或試樣架上,試樣間距不小于10mm

③升溫計時試驗箱逐漸升至試驗溫度后開始計時。若已知溫度突變對試樣無有害影響及對試驗結(jié)果無明顯影響者，亦可將試樣放置于達到試驗溫度的箱中，溫度恢復(fù)至規(guī)定值時開始計時。④周期取樣按規(guī)定或預(yù)定的試驗周期依次從試驗箱中取樣,直至試驗結(jié)束。取樣要快,并暫停通風(fēng),盡可能減少箱內(nèi)溫度變化。

⑤性能檢測根據(jù)所選定的項目,按有關(guān)塑料性能試驗方法，檢測曝露前、后試樣性能的變化。6.1塑料熱空氣曝露試驗(4)試驗步驟266.1.1塑料熱空氣曝露試驗(5)結(jié)果的說明

①性能評定

選擇對材料應(yīng)用最適宜或反映老化(變化)較敏感的一種或幾種性能的變化來評定其熱老化性能a.局部粉化、龜裂、斑點、起泡、變形等外觀性能的變化b．質(zhì)量(重量)的變化；c.拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度等力學(xué)性能的變化；d.變色、褪色及透光率等光學(xué)性能變化；e.電阻率、耐電壓強度及介電常數(shù)等電性能變化f.其他性能變化。6.1.1塑料熱空氣曝露試驗(5)結(jié)果的說明276.1塑料熱空氣曝露試驗(5)結(jié)果的說明

②結(jié)果表示

根據(jù)有關(guān)材料的標(biāo)準(zhǔn)或試驗協(xié)議處理試驗結(jié)果。試驗結(jié)果應(yīng)包括試樣暴露前后各周期性能的測定值、保持率或變化百分率等，并詳細報告之。例：LDPE為基材的塑料板，老化前斷裂伸長率600%，老化實驗72h后測得斷裂伸長率500%，144h后測得斷裂伸長率400%。請對此結(jié)果進行說明。6.1塑料熱空氣曝露試驗(5)結(jié)果的說明28例:LDPE板材老化實驗結(jié)果實驗序號老化時間（ｈ）斷裂伸長率(％)保持率變化百分率1060027250083.3%16.7%314440066.7%33.3%例:LDPE板材老化實驗結(jié)果實驗序號老化時間（ｈ）斷裂伸長率296.1.2塑料熱空氣曝露試驗

結(jié)果影響因素

(1)試驗溫度選擇

依據(jù)材料的品種和使用性能及其試驗?zāi)康亩鴵穸ā囟雀邥r老化速度快、試驗時間可縮短，但溫度過高,如處于其軟化點或熱變形溫度以上時,在短時間內(nèi)即可引起試樣嚴重變形(彎曲、收縮、膨脹、開裂、分解變色),導(dǎo)致反應(yīng)過程與實際不符,試驗得不到正確的結(jié)果。

塑料試驗溫度選擇的原則是：在不造成嚴重變形、不改變老化反應(yīng)歷程的前提下,盡可能提高試驗溫度以期在較短的時間內(nèi)獲得可靠的結(jié)果。通常選取的溫度上限：對熱塑性塑料應(yīng)低于軟化點,熱固性塑料應(yīng)低于其熱變形溫度；易分解的塑料應(yīng)低于其分解溫度溫度下限：采用比實際使用溫度高約20一40℃。6.1.2塑料熱空氣曝露試驗

結(jié)果影響因素306.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(2)溫度變動

溫度的變動是影響熱老化結(jié)果最重要的因素，試驗箱內(nèi)溫度的變動程度用溫度波動度(指箱內(nèi)同一位置的溫度隨時間周期地或長期的漂移變化情況)以及溫度均勻性(指箱內(nèi)不同位置某一測試時間范圍內(nèi)的變動情況)兩個技術(shù)參數(shù)來表征。試驗表明，軟PVC在試驗溫度ll0℃時的失重變化率(老化率)與112℃時的相差達10％一20％，

因此箱內(nèi)溫度變動要盡可能小，一般選波動度不大于1℃，均勻性不大于1％是合理可行的。對達不到要求的試驗箱，可縮小試驗空間，使“工作空間”符合要求。6.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(2)溫度變動316.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(3)風(fēng)速

為使試樣在箱內(nèi)受到均勻的熱作用，試驗箱由鼓風(fēng)機鼓風(fēng)。箱中空氣的流速即稱風(fēng)速，風(fēng)速對熱交換率影響明顯。風(fēng)速大,熱交換率高，老化速率快，因此，選擇適當(dāng)?shù)囊恢碌娘L(fēng)速是保證獲得正確結(jié)果的一個重要條件。

風(fēng)速一般是在0．5—1．0m/s范圍6.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(3)風(fēng)速326.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(4)換氣量

換氣量(空氣置換率)的選擇主要是依據(jù)是否需要排除有害氣體、使箱內(nèi)不斷補充新鮮空氣并保持空氣成分的一致、使熱氧化反應(yīng)正常進行來考慮。換氣量過大,耗電量大,溫度分布亦不易均勻;換氣量過小則氧化反應(yīng)不充分,影響老化速度。綜合考慮換氣量是在保證氧化反應(yīng)充分的前提下,盡可能選擇小的換氣量范圍。我國的試驗箱換氣量參數(shù)為1—200次／h及100一200次／h。

6.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(4)換336.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素

(5)試樣放置

試驗箱內(nèi)試樣掛置間距一般不小于10mm，試樣與箱壁間距離不少于70mm，工作室容積與試樣總體積之比不少于5：1，

如試樣過密過多影響空氣流動、揮發(fā)物不易排除、影響溫度分布造成條件不均。為減少箱內(nèi)各部分溫度及風(fēng)速不均的影響,采用旋轉(zhuǎn)試樣或周期性互換試樣位置的辦法予以改善。

6.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響346.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響因素(6)評定指標(biāo)的選擇

老化程度的表示，是以性能指標(biāo)保持率或變化百分率表示，評定指標(biāo)的選擇要以能快速獲得結(jié)果并結(jié)合使用實際的原則來考慮。同一材料經(jīng)受熱氧作用后的各種性能指標(biāo)并不是以相同的速度變化，如HDPE,老化過程中斷裂伸長率變化最快，其次是缺口沖擊強度，拉伸強度則最慢；酚醛模塑料老化時則是缺口沖擊強度下降最快，拉伸次之，彎曲變化很小。由此可見，正確選擇評定指標(biāo)(可選—種或幾種綜合評定)是快速獲得可靠結(jié)果的關(guān)鍵。6.1.2塑料熱空氣曝露試驗結(jié)果

影響356.2自然老化試驗

6．2．1概述

是將試樣曝露于戶外氣候環(huán)境中以考核評價其耐候性。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較為可靠．人工氣候試驗的條件,要以大氣老化試驗為基礎(chǔ)來選擇和模擬，人工氣候試驗的結(jié)果也要通過大氣老化試驗加以對比驗證.自然老化的標(biāo)準(zhǔn)方法:

我國GB3681一2000塑料自然氣候曝露試驗方法GB/T3511一2001硫化橡膠或熱塑性橡膠直接自然氣候老化試驗方法

ISO／DIS877塑料自然氣候曝露試驗方法，包括：大氣直接曝露(老化)，簡稱A法；用玻璃板改變太陽輻射的光譜分布(模擬在建筑物或機動車窗玻璃后的塑料老化)的過濾日光的間接老化、簡稱B法；用反射匯聚陽光裝置，強化太陽輻射的大氣加速老化方法，簡稱C法。6.2自然老化試驗6．2．1概述36涂層自然曝露GB/T9276－1996

涂層自然氣候曝露試驗方法涂層自然曝露ISO2810-1974PaintsandVarnishes–NaturalWeatheringofCoatings–ExposureandAssessment橡膠自然曝露GB/T3511-2001硫化橡膠或熱塑性橡膠直接自然氣候老化試驗方法塑料自然曝露GB/T3681-2000塑料大候曝露試驗方法GB/T2573-1989玻璃纖維增強塑料的大氣暴露試驗GB/T17603-1998光解性塑料戶外暴露試驗方法塑料曝露(自然、玻璃下和太陽聚光曝露)ISO877-1994Plastics–MethodsofExposuretoDirectWeathering,IndirectWeatheringUsingGlass-filteredDaylight,andtoIntensifiedWeatheringbyDaylightUsingFresnelMirrors非金屬材料曝露ASTMG7-97StandardPracticeforEnvironmentalExposureTestingofNonmetallicMaterials非金屬材料自然曝露ASTMG147-96StandardPracticeforConditioningandHandingofNonmetallicMaterialsforNaturalandArtificialWeatheringTests金屬材料自然暴露GB/T11112-1989有色金屬大氣腐蝕試驗方法GB/T14165-1993黑色金屬室外大氣暴露試驗方法自然氣候曝露試驗標(biāo)準(zhǔn)涂層自然曝露GB/T9276－1996涂層自然氣候曝376．2．2塑料自然大氣老化試驗方法原理與要點將塑料試樣置于自然氣候環(huán)境下曝露，使其經(jīng)受日光、空氣、熱、水及濕氣等氣候因素的綜合作用，通過測定其性能變化來評價塑料的耐候性。6.2.2.1試驗場地與裝置

(1)曝露試驗的場地(曝露場)

場地應(yīng)平坦、空曠，保持該地區(qū)自然植被狀念．用朝南45o角曝露時，曝露面的東、南及西方向應(yīng)沒有仰角大于20o而北方向沒有仰角大于45o的障礙物。場地應(yīng)無有害氣體和塵粒的影響。選擇細節(jié)見GB3681附錄A6．2．2塑料自然大氣老化試驗方法原理與要點將塑料試樣置38自然氣候曝露試驗場自然氣候曝露試驗場396.2.2.1試驗場地與裝置(2)試驗裝置--曝露架

具有一定傾角的支架，固定架面傾角及可調(diào)架面傾角結(jié)構(gòu)均可。結(jié)構(gòu)力求簡便牢固，所用材料應(yīng)為不影響試樣結(jié)果的惰性材料。曝露架固定在曝露場內(nèi)，應(yīng)經(jīng)得起當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)力的吹刮。(3)曝露角

架面方位朝正南與水平面的仰角，一般采用45o。為使試樣獲得最大年總輻射量，我國中緯度地區(qū)曝露角應(yīng)比場地的地理緯度小10o。為使試樣獲得最大年紫外太陽輻射量，在北緯40o以南地區(qū)曝露角應(yīng)為5-10o6.2.2.1試驗場地與裝置(2)試驗裝置--曝露架406.2.2.1試驗場地與裝置(4)試樣安置

試樣用固定框架(不易變形的木條或其他惰性材料制成，木條質(zhì)量應(yīng)至少經(jīng)得起一次曝露試驗)固定后，再將框架定置在曝露架上?？蚣苌显嚇与x地面(或任何障礙物)最近距離不得小于0.5m。曝露架的行距以不遮陽光和便于工作為原則，北緯30o以南地區(qū)行距取lm.盡可能使試樣處于小的應(yīng)力狀態(tài)，并能自由收縮、翹曲和擴張。6.2.2.1試驗場地與裝置(4)試樣安置416.2.2.1試驗場地與裝置（5）測量儀器

測氣象因素的儀器：總?cè)丈浔?。直射日射表紫外總?cè)丈浔砣諘窭味人{色羊毛標(biāo)準(zhǔn)6.2.2.1試驗場地與裝置（5）測量儀器426.2.2.2

試樣(1)試樣的形狀尺寸

按有關(guān)性能試驗方法規(guī)定確定試樣形狀與尺寸.制備方法，可用注塑，模壓等方法制備，層壓材料、板材及管材可經(jīng)機械加工制樣,或直接用整塊材料進行曝露,按測試周期取下后再加工成試樣。

(2)試樣的數(shù)量由有關(guān)試驗方法和測試周期要求的數(shù)量來確定6.2.2.2試樣(1)試樣的形狀尺寸436.2.2.3試驗期限、測試指標(biāo)和周期

根據(jù)試驗?zāi)康?，要求和結(jié)果而定。試驗期限通常在曝露前先預(yù)估試樣的老化壽命而預(yù)定。

測試周期根據(jù)預(yù)定的試驗期限劃分,一般取12個左右。試驗過程中，應(yīng)視性能變化的快慢酌情縮短或延長測試周期。一般選1個月、3、6、9個月或1年、1.5年、2、3、4、6年為曝露期。

測試指標(biāo)根據(jù)材料的品種、用途以及特性來選擇。6.2.2.3試驗期限、測試指標(biāo)和周期根據(jù)試驗?zāi)康模?46.2.2.4試驗步驟①試驗前將一個周期的試樣按規(guī)定進行狀態(tài)調(diào)節(jié)后測定原始值。②試樣固定于曝露架上,并做記號。輻射儀和標(biāo)準(zhǔn)材料安置在樣品實驗架附近。藍色羊毛標(biāo)準(zhǔn)要靠近試樣。開始計時，以日,月,年為單位(有條件可以太陽輻射總量作計時單位)。③到達測試周期時，從曝露架上取樣，用濕紗布抹去表面塵污，按規(guī)定對試樣進行狀態(tài)調(diào)節(jié)后，測定有關(guān)性能。非破壞性測試后的試樣，仍放回(按原曝露面)繼續(xù)試驗，扣除未曝露時間，直至試驗終結(jié)。④外觀檢查的試樣，每周期應(yīng)留樣一片(進行拍照)以便對比各周期外觀變化。⑤試驗同時要長期連續(xù)進行輻射測量和氣象觀測收集氣象資料(詳細要求見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn))。

6.2.2.4試驗步驟①試驗前將一個周期的試樣按規(guī)定進456.2.2.5結(jié)果說明

塑料的耐候性，以其試樣在該試驗場氣候條件下被測指標(biāo)的變化達到規(guī)定值(實際使用的最低允許值或某一保留率)時的曝露試驗時間表示。

耐候性用圖解法確定。以被測性能指標(biāo)值作縱坐標(biāo)(y軸)，以曝露試驗時間或其對數(shù)值作橫坐標(biāo)(x軸)，繪出了被測指標(biāo)變化曲線。在指標(biāo)下降至規(guī)定的值處做平行于x軸的直線，與曲線交點的橫坐標(biāo)，便為塑料耐候性的量度。氣候條件的說明：測試地的氣候類型記錄在實驗期間包括溫度、濕度及其變化、輻射量、雨量、潮濕時間在內(nèi)的氣候指標(biāo)。6.2.2.5結(jié)果說明塑料的耐候性，以其試樣在該試466.2.3塑料自然大氣老化試驗

影響因素

(1)氣候區(qū)域的影響

在不同的氣候類型地區(qū)，塑料的耐候性是不同的,因此在試驗方法中對氣候類型均作了劃分。我國標(biāo)準(zhǔn)(GB3681—83)劃分為六類，國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO4607—78)劃分得更細。為了得到可靠的數(shù)據(jù)、自然老化試驗應(yīng)盡可能選與使用條件接近的場地進行(需要時應(yīng)在各種不同氣候環(huán)境地區(qū)的場地進行)，并按分類類型的規(guī)定要求同時進行氣候觀測。

6.2.3塑料自然大氣老化試驗

影響因素(1)氣476.2.3

塑料自然大氣老化試驗影響因素(2)開始曝露季節(jié)與曝露角

我國處于北半球東北季風(fēng)區(qū)，冬半年氣候與夏半年氣候有明顯差別。顯而易見，塑料自然老化夏半年肯定比冬半年強烈。因此，試驗最好從春末夏初開始。采用不同的曝露角塑料的老化進程有所不同，采用90o者最慢。為了使試樣獲得最大的年輻射量，采用緯度角(試樣平面與水平面傾角應(yīng)恰好為場地的地理緯度)曝露。6.2.3塑料自然大氣老化試驗影響因素(2)開始曝486.2.3

塑料自然大氣老化試驗影響因素(3)測試性能選擇

同一種塑料,測試性能不同,所測得的耐候性結(jié)果也不同.選擇老化試驗的測試性能項目，不僅應(yīng)當(dāng)選擇那些老化過程中變化比較靈敏的性能，而且應(yīng)根據(jù)不同塑料的老化機理及老化持征對不同材料、制品結(jié)合其使用場合，選擇能真實反映其老化過程的相關(guān)測試性能，依據(jù)所得到的全部結(jié)果，可以作出較為準(zhǔn)確的綜合評價。一般，薄膜的斷裂伸長率，注塑標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊強度(缺口)較靈敏。6.2.3塑料自然大氣老化試驗影響因素(3)496.3恒定濕熱條件下的曝露試驗6．3．1概述

濕熱曝露試驗是一種材料加速老化試驗方法高分子材料在大氣環(huán)境中因受濕熱作用而老化，在某些持定的環(huán)境中，如地下工程、高濕熱廠房，通風(fēng)不良的倉庫其老化更明顯。因此用濕熱曝露試驗以加速高分子材料(持別是PA、ABS、PC等工程塑料)的老化并測定其曝露前后的性能或外觀變化，用以評價其耐濕熱老化性能是具有重要意義的。6.3恒定濕熱條件下的曝露試驗6．3．1概述506.3恒定濕熱條件下的曝露試驗

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

IEC早巳頒布了濕熱試驗指南、穩(wěn)定濕熱試驗、加速濕熱試驗和濕熱循環(huán)試驗等標(biāo)準(zhǔn)。英、法等國標(biāo)準(zhǔn)采用ISO4611“塑料——在濕熱，噴水和鹽霧下曝露影響的測定”我國電子電工產(chǎn)品的基本環(huán)境試驗規(guī)程中分別有恒定濕熱、交換濕熱試驗方法和導(dǎo)則。我國塑料濕熱老化試驗方法有GBl2000一89“塑料——恒定濕熱條件下的曝露試驗方法”6.3恒定濕熱條件下的曝露試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)516.3恒定濕熱條件下的曝露試驗

6.3.2方法原理與方法要點原理材料經(jīng)受濕熱作用一般會發(fā)生性能變化，通過測定在規(guī)定環(huán)境條件下曝露前后的一些性能或外觀變化，可評價塑料的耐濕熱性能。(1)試驗裝置濕熱試驗箱為主要設(shè)備，應(yīng)具有：①溫度、濕度調(diào)節(jié)和指示儀表，超溫缺水保護報警系統(tǒng)；②溫度可調(diào)范圍為40一70℃，溫度均勻度≤1℃，波動度±0.5℃，相對濕度可調(diào)范圍為80％一95％；③溫度容許偏差±2％，相對濕度容許偏差±23％

；④箱內(nèi)有效空間各點要保持空氣流通，風(fēng)速不能超過1m/s⑤冷凝水不得滴落在工作空間內(nèi)。6.3恒定濕熱條件下的曝露試驗

6.3.2方526.3恒定濕熱條件下的曝露試驗

6.3.2方法原理與方法要點(2)試驗條件①環(huán)境溫度40-70±2℃；相對濕度為93％±23％

②試驗周期根據(jù)材料的用途確定，也可預(yù)定出性能終止值再選周期,一般周期數(shù)不少于5個。周期劃分可用：

第一類：24,48,96,144,168h;第二類:1.2,4,8,16,26,52,78周③試驗用水與試樣接觸的用水為去離子水或蒸餾水。④狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣在試驗前按GB2918規(guī)定進行狀態(tài)調(diào)節(jié)88h.⑤曝露后的處理

曝露后的試樣用蒸餾水沖洗后立即放入23±2℃的密閉容器中,盡可能保持試樣的原水分含量，4h后可進行性能測定。