臭氧腐蝕試驗(yàn)箱

第第頁臭氧腐蝕試驗(yàn)箱臭氧腐蝕試驗(yàn)箱又名臭氧老化試驗(yàn)箱，可用于橡膠類制品如硫化橡膠，熱塑性橡膠，電纜絕緣護(hù)套等產(chǎn)品，在靜態(tài)拉伸變形下，暴露于密閉無光照的含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的試驗(yàn)箱中，按預(yù)定時(shí)間對(duì)試樣進(jìn)行檢測，從試樣表面發(fā)生的龜裂或其它性能的變化程度，以評(píng)定橡膠的耐臭氧老化性能。目錄產(chǎn)品用途重要因素試驗(yàn)程序試驗(yàn)方法簡介產(chǎn)品用途適用于非金屬材料和香蕉制品的老化龜裂試驗(yàn)，分為靜態(tài)拉伸與動(dòng)態(tài)拉伸兩種試驗(yàn)方法。重要因素（1）試樣的形狀規(guī)格和表面情形橡膠臭氧老化后的特征，首先發(fā)生在試樣的表面，當(dāng)試樣受到應(yīng)力作用或拉伸時(shí)，試樣就會(huì)受臭氧作用而在表面產(chǎn)生臭氧龜裂，其裂紋的方向基本上是與應(yīng)力方向相垂直的。若采納長矩形試樣，則可使試樣受拉伸時(shí)應(yīng)力分布比較均勻，產(chǎn)生的龜裂不會(huì)引起相鄰部分的應(yīng)力松弛，試驗(yàn)結(jié)果比較客觀。如采納啞鈴形試樣，產(chǎn)生的龜裂簡單集中在兩端拐彎處。因此，評(píng)價(jià)臭氧龜裂試驗(yàn)時(shí)宜采納長矩形試樣。試樣的厚度和寬度對(duì)臭氧龜裂顯現(xiàn)時(shí)間影響不大，但會(huì)影響龜裂的大小和數(shù)量。如較薄、較窄的試樣，龜裂的進(jìn)展和斷裂的速度較快，較易獲得斷裂的試驗(yàn)結(jié)果。試樣表面情形對(duì)臭氧老化的客觀性和重現(xiàn)性有很大影響，假如試樣表面有氣泡、油污、雜質(zhì)或搭配劑分散不均以及表面的花紋、粗糙不公平，都會(huì)使試樣在拉伸時(shí)造成應(yīng)力分布不均或局部應(yīng)力集中，與臭氧作用時(shí)，就會(huì)在這些缺陷處首先發(fā)生龜裂，引起試驗(yàn)誤差。因此，標(biāo)準(zhǔn)要求試樣表面應(yīng)平整、光滑、干凈、無明顯的雜質(zhì)及搭配劑等析出物。（2）試樣伸長率橡膠的臭氧老化與拉伸應(yīng)力有緊密關(guān)系，只要橡膠受應(yīng)力作用后伸長率達(dá)2～5%就會(huì)引發(fā)臭氧龜裂，且隨拉伸增大，龜裂也會(huì)加快。這是由于應(yīng)力起了活化作用，且生成的臭氧化膜不斷被應(yīng)力扯破而臭氧不斷深人所致。對(duì)于某些橡膠還會(huì)顯現(xiàn)所謂“臨界變形”的現(xiàn)象，如ISO在靜態(tài)試驗(yàn)中規(guī)定以多種拉伸試樣來求取無龜裂顯現(xiàn)的變形值即為臨界變形值。所以試樣不同的伸長率其試驗(yàn)結(jié)果是不同的。一般來說，拉伸越大，臭氧龜裂速度就越快，龜裂也越嚴(yán)重，這可能與試樣受應(yīng)力活化、拉伸取向和機(jī)械疲乏多種因素有關(guān)。因此，試驗(yàn)采納的伸長率選取符合或接近橡膠制品在實(shí)際使用時(shí)的伸長率，以便得到比較客觀的試驗(yàn)結(jié)果。（3）突氧濃度的變化和分布臭氧濃度的變化范圍和分布情形會(huì)影響橡膠老化的試驗(yàn)結(jié)果，由于橡膠的臭氧龜裂一般是隨臭氧濃度的增大而加快和變得嚴(yán)重的，尤其是不耐臭氧的橡膠更為敏感。因此，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，臭氧濃度的變化范圍肯定要嚴(yán)格掌控好，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求掌控在±10%之內(nèi)。濃度變化越小則試驗(yàn)結(jié)果越牢靠，重現(xiàn)性就越好。由于臭氧箱室結(jié)構(gòu)的關(guān)系，老化室內(nèi)各處的臭氧量流通情形不一，會(huì)造成濃度分布不均，也給試驗(yàn)帶來誤差，例如方形箱室的四角、進(jìn)氣口和排出孔處，臭氧濃度分布就很難保證相同。為避開濃度分布的影響，除了改進(jìn)臭氧老化室結(jié)構(gòu)外，可以實(shí)行試樣在箱室內(nèi)作圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，使試樣在各位置上與臭氧接觸的機(jī)會(huì)均一，從而除去誤差。（4）溫度試驗(yàn)溫度對(duì)臭氧老化影響比較多而雜，對(duì)不同種類和配方的橡膠試樣的影響也各不相同。例如某些橡膠會(huì)隨溫度的上升而龜裂時(shí)間減慢；但某些橡膠卻隨溫度的上升而龜裂時(shí)間加快。所以試驗(yàn)的溫度必需一致。前面說過，溫度不宜高于60℃，否則會(huì)加速臭氧的熱分解，并使橡膠的熱氧老化干擾臭氧老化，得出不客觀的試驗(yàn)結(jié)論。因此，試驗(yàn)溫濾紙用至少50ml、25℃的水潤濕。（5）其他因素影響橡膠臭氧老化試驗(yàn)的還有好些因素，例如濕度，一般試驗(yàn)的相對(duì)濕度要求不大于65%，此時(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不大。但在高濕度時(shí)，由于試樣附上一層水膜而會(huì)影響橡膠與臭氧發(fā)生作用，水分會(huì)起到兩種相反的作用，或者起停滯作用，或者起加速作用，因而使試驗(yàn)會(huì)得到不一致的結(jié)果。由此可見試驗(yàn)的濕度不宜太高，以免影響結(jié)果。另外，試樣中易揮發(fā)和遷移的防老劑會(huì)相互污染而影響試驗(yàn)結(jié)果，因而對(duì)這些試樣分開進(jìn)行試驗(yàn)。還有進(jìn)行動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)頻率不同，臭氧老化的結(jié)果也不同。連續(xù)動(dòng)態(tài)法與間歇?jiǎng)討B(tài)法得到的試驗(yàn)結(jié)果是不一樣的。因此，對(duì)于不同的動(dòng)態(tài)頻率，不同的拉伸方法，其試驗(yàn)結(jié)果是不能相互比較的。以上這幾方面在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)引以注意。試驗(yàn)程序1、靜態(tài)拉伸試驗(yàn)的重要程序①認(rèn)真檢查試樣是否符合規(guī)定，用標(biāo)線將試樣固定拉伸至要求的伸長率，然后置于無臭氧的暗室中靜置24～48h；②開動(dòng)臭氧老化儀，調(diào)整好試驗(yàn)箱至規(guī)定的溫度，將試樣置入箱內(nèi)恒溫15min后，再通人規(guī)定濃度的臭氧與試樣接觸，并開始計(jì)算時(shí)間。③至預(yù)定的試驗(yàn)周期后，對(duì)試樣的臭氧龜裂或性能變化按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行檢測并作出評(píng)價(jià)。2、動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)的重要程序分為連續(xù)動(dòng)態(tài)拉伸和間歇?jiǎng)討B(tài)拉伸兩種方法。①連續(xù)動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)是使試樣從零至規(guī)定的伸長率之間循環(huán)拉伸，連續(xù)暴露于規(guī)定濃度臭氧下直至預(yù)定試驗(yàn)周期后進(jìn)行檢測和評(píng)價(jià)，分為A一a法和A一b法。②間歇?jiǎng)討B(tài)拉伸試驗(yàn)，是使試樣從零至規(guī)定的伸長率之間，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)拉伸與靜態(tài)拉伸，間歇交替地暴露于肯定濃度臭氧下直至預(yù)定的試驗(yàn)周期，然后進(jìn)行檢測和評(píng)價(jià)，分為B一a法和B一b法。試驗(yàn)方法橡膠臭氧老化的試驗(yàn)方法，就是將橡膠試樣處于靜態(tài)拉伸或動(dòng)態(tài)拉伸條件下暴露于含肯定濃度的臭氧和溫、濕度的老化試驗(yàn)箱中，按預(yù)定時(shí)間觀測試樣表面或性能的變化，以評(píng)價(jià)橡膠的耐臭氧老化性能。1、試樣試樣的形狀與規(guī)格尺寸重要是依據(jù)選用的評(píng)價(jià)指標(biāo)或要求測試的性能來確定。由于目前多以試樣的表面龜裂變化來評(píng)價(jià)，故在各國的標(biāo)準(zhǔn)中多規(guī)定用長矩形試樣。如我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的評(píng)價(jià)臭氧龜裂矩形試樣規(guī)格為厚度1±0.1mm或2土0.2mm，寬度10±0.5mm或5±0.2mm，長度100±10mm（有效長度不小于40mm）。若作斷裂試驗(yàn)時(shí)，為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，可采納厚度0.5mm，寬度5mm，長度約70～100mm的矩形試樣。評(píng)價(jià)拉伸性能的試樣則采納啞鈴形試樣，啞鈴形試樣的規(guī)格應(yīng)符合GB/T528的有關(guān)規(guī)定，例如采納1型或2型，在GB/T13642中則規(guī)定采納1型啞鈴形。值得注意的是，不符合要求的試樣不能做試驗(yàn)，不同形狀、規(guī)格的試樣試驗(yàn)結(jié)果不能相互比較。美國ASTM規(guī)定的試樣規(guī)格，對(duì)不同的橡膠制品有不同要求，如有采納矩形的、環(huán)形的、錐形的和三角形的等等。2、試臉條件1）臭氧濃度試驗(yàn)的臭氧濃度一般依據(jù)橡膠的使用條件和耐老化程度來選取。橡膠的臭氧老化速度，一般是隨臭氧濃度的加添而加快的。為了加速，在不更改老化規(guī)律的情況下，宜選取較高的臭氧濃度做試驗(yàn)。但對(duì)不耐老化的橡膠，不能選用太高的臭氧濃度，不然會(huì)與實(shí)際條件相差太遠(yuǎn)，且會(huì)因臭氧龜裂太快，難于辨別出試樣耐臭氧性能的優(yōu)劣。各國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的臭氧濃度一般為（50±5）X10—6%（體積百分?jǐn)?shù)，即50±5pphm或50Mpa臭氧分壓）。據(jù)閱歷，對(duì)通用的不飽和橡膠，如天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠和丁臘橡膠等，適合采納50pphm或以下的低臭氧濃度進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)中等耐臭氧老化的橡膠，如氯丁橡膠和丁基橡膠等，宜采納100或200pphm的中等臭氧濃度進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)耐臭氧的飽和結(jié)構(gòu)的橡膠，如乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯等，可采納500或1000pphm以上的高臭氧濃度進(jìn)行試驗(yàn)。2）溫度試驗(yàn)溫度一般是依據(jù)使用環(huán)境的氣不冷不熱試驗(yàn)設(shè)備的控溫條件來確定。此外，由于考慮到臭氧也會(huì)受熱的作用而分解等因素，因而臭氧老化試驗(yàn)的溫度不能過低，也不宜過高。依據(jù)我國各地區(qū)氣候的情況，氣溫通常達(dá)到37～44℃，在南方的夏季，氣溫常常在30℃以上，要做30℃以下的試驗(yàn)很困難。但試驗(yàn)溫度也不應(yīng)超過60℃，否則，熱氧老化將漸漸起主導(dǎo)作用，而且會(huì)加速臭氧的分解，影響客觀的試驗(yàn)結(jié)果。所以各國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最宜試驗(yàn)溫度為40±2℃。但也可以按情況選用其他試驗(yàn)溫度如鄧℃或30℃等進(jìn)行試驗(yàn)。3）濕度老化試驗(yàn)箱內(nèi)的濕度即含臭氧空氣的水份多是從大氣環(huán)境中帶進(jìn)去的，故有些國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)濕度沒有作實(shí)在規(guī)定。在ISO1431中，試驗(yàn)的相對(duì)濕度規(guī)定為一般不超過65%，對(duì)在潮濕環(huán)境中使用的制品，則要求相對(duì)濕度在80～90%范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。在老化試驗(yàn)時(shí)，從大氣中帶來的水分經(jīng)過熱交換器后，其濕度會(huì)降低，當(dāng)試驗(yàn)箱溫度在40℃時(shí)，含臭氧空氣的相對(duì)濕度通常不超過65%，所以外界環(huán)境的濕度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不大。因此，我國標(biāo)誰對(duì)試驗(yàn)濕度未作實(shí)在規(guī)定。4）流速或流量含臭氧空氣的流速或流量的均勻穩(wěn)定，是獲得良好試驗(yàn)結(jié)果的緊要因素之一、臭氧是很不穩(wěn)定的氣體，受熱或紫外光等作用會(huì)分解，與橡膠作用或碰撞會(huì)消耗一部分。為了供應(yīng)、補(bǔ)充新鮮的臭氧以保持規(guī)定的試驗(yàn)濃度和溫度的恒定，必需規(guī)定通入和排出老化試驗(yàn)箱內(nèi)含臭氧空氣的流速或流量。我國標(biāo)準(zhǔn)與ISO一樣，規(guī)定含臭氧空氣的流速平均不少于8mm/s，最宜在12～16mms/。氣體流速流量的大小應(yīng)依據(jù)老化試驗(yàn)箱的容積大小來調(diào)整，目的是保證箱內(nèi)有充足的新鮮臭氧的濃度和規(guī)定的試驗(yàn)溫度。依據(jù)閱歷，每小時(shí)的流量大約掌控在容積的2～5倍。5）拉伸變形率橡膠的臭氧老化必需在應(yīng)力應(yīng)變作用下才能發(fā)生，所以做臭氧老化試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)應(yīng)在經(jīng)受靜態(tài)拉伸或動(dòng)態(tài)拉伸變形下進(jìn)行。為了模擬橡膠制品的應(yīng)用條件，試樣拉伸時(shí)的變形率（即伸長率）應(yīng)依據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)來選取。據(jù)調(diào)查，大部分橡膠制品在實(shí)際使用時(shí)受到拉伸作用的伸長率都不超過30%，一般約在5～20%，特別用途則可達(dá)100%。試樣拉伸條件的不同，臭氧老化的結(jié)果也不同，故在各國的標(biāo)準(zhǔn)中，將橡膠臭氧老化試驗(yàn)劃分為靜態(tài)應(yīng)變和動(dòng)態(tài)應(yīng)變兩種試驗(yàn)方法，.對(duì)其變形率也有不同的規(guī)定。①靜態(tài)拉伸伸長率關(guān)于試樣靜態(tài)拉伸試驗(yàn)的伸長率.GB/T7762與ISO一樣規(guī)定了下列9種，試驗(yàn)可選用其中的一種或幾種進(jìn)行，其拉伸伸長率（%）為：5，10，15，20，30，40，50，60，80（±1或±2）。假如只采納一種伸長率，一般應(yīng)采納20%。理由是采納20%的伸長率比較接近一般橡膠制品的實(shí)際使用狀態(tài)，并且比較簡單辨別和對(duì)比試樣產(chǎn)生的臭氧龜裂。為了比較客觀地評(píng)價(jià)橡膠的耐臭氧性能，采納幾種接近于實(shí)際使用狀態(tài)下的伸長率進(jìn)行試驗(yàn)。②動(dòng)態(tài)拉伸伸長率對(duì)于試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)，GB/T13642與ISO相同，都分為連續(xù)動(dòng)態(tài)拉伸和間歇?jiǎng)討B(tài)拉伸兩種方式，每種方式又分別列有a法和b法。動(dòng)態(tài)拉伸的伸長率規(guī)定了下列6種，試驗(yàn)可選用其中的一種或幾種，其拉伸伸長率（%）為：5，10，15，20，25，30（±1或±2）。若僅用一種時(shí)，建議采納10%。但不宜小于5%或小于試樣的變形值，不然，試樣會(huì)因難以產(chǎn)生臭氧龜裂而得不到試驗(yàn)結(jié)果。另外，假如選用的伸長率過大，或超過實(shí)際便用條件時(shí)，則有可能發(fā)生機(jī)械疲乏的龜裂取代臭氧龜裂，導(dǎo)致不客觀的試驗(yàn)結(jié)果。6）動(dòng)態(tài)拉伸頻率試樣作動(dòng)態(tài)拉伸試驗(yàn)時(shí)，一般選用的循環(huán)往復(fù)頻率是以接近橡膠制品的實(shí)際使用狀態(tài)、且要求既能加速老化而又不導(dǎo)致試樣產(chǎn)生機(jī)械疲乏龜裂為準(zhǔn)則。假如采納的頻率過小，則因起不到應(yīng)力活化作用而得不到加速老化的效果；假如采納的頻率過大，則會(huì)引起試樣產(chǎn)生的機(jī)械疲乏龜裂取代臭氧龜裂，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的試驗(yàn)結(jié)果。因此，大多數(shù)國家的標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定選用一種適合的動(dòng)態(tài)拉伸頻率進(jìn)行試驗(yàn)，即規(guī)定頻率為0.5±0.025Hz（每分鐘拉伸30次）。簡介人工臭氧老化試驗(yàn)的裝置通稱為“臭氧老化儀”。因裝置為箱式結(jié)構(gòu)，故又稱為“臭氧老化箱”。臭氧老化儀有多種，國內(nèi)外的型號(hào)也不盡相同，但一般均具有三大重要部分，即：臭氧發(fā)生器，老化試驗(yàn)箱，臭氧濃度掌控或檢測裝置等。臭氧發(fā)生器有兩種：紫外光燈和無聲放電管。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，只要能達(dá)到試驗(yàn)要求，就可以選擇任一種裝置發(fā)生臭氧。一般來說，采納紫外燈發(fā)生臭氧，比較適于做低濃度的臭氧試驗(yàn)，由于其所需的電壓、電流較小，所以比較簡單掌控臭氧濃度。但因燈光的強(qiáng)度有限，不易制造很高的臭氧濃度，采納無聲放電管比較適于做高濃度的臭氧試驗(yàn)。但因它需用高電壓，故做低濃度臭氧時(shí)較難穩(wěn)定掌控，誤差較大。當(dāng)采納無聲放電管時(shí)，為了避開產(chǎn)生氮氧化合物，使用氧氣。調(diào)整臭氧濃度的方法可以使用自動(dòng)裝置，但也不肯定使用自動(dòng)化的方法，可以通過調(diào)整臭氧發(fā)生器的外加電壓、電極大小或氣體流速、稀釋空氣量等來掌