1、材料老化性能测试材料老化性能测试老 化塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界因素包括物理的因素包括物理的( (热、光、电、辐射能、机械应热、光、电、辐射能、机械应力等力等) )，化学的，化学的( (氧、臭氧、雨水、潮气、酸、盐氧、臭氧、雨水、潮气、酸、盐雾等雾等) )及生物的及生物的( (霉菌、细菌等霉菌、细菌等) )各方面的作用，各方面的作用，而会引起化学结构的破坏，使原有的优良性能而会引起化学结构的破坏，使原有的优良性能丧失，这种现象，通称为老化。丧失，这种现象，通称为老化。n引起高聚物性能变坏的类型引起高聚物性能变坏的类型 发硬、变脆是交联的
2、结果发硬、变脆是交联的结果 发黏、变色、强度下降、破坏是降解、取代基发黏、变色、强度下降、破坏是降解、取代基脱除的结果脱除的结果某些高聚物对各种因素影响的抵抗能力情况高聚物高聚物热降解热降解氧化氧化降解降解光降解光降解臭氧臭氧降解降解水解水解吸水率，吸水率，%PEPPPSPMMAPVC聚四氟乙烯聚四氟乙烯涤纶涤纶尼龙尼龙-66ABS树脂树脂高高中中中中中中低低高高中中中中中中低低低低中中高高低低高高高高低低低低低（发脆）低（发脆）低（发脆）低（发脆）低（变色）低（变色）高高低（变色）低（变色）高高中（变色）中（变色）低（发脆）低（发脆）低（变色）低（变色）高高高高高高高高高高高高高高高高高高高
3、高高高高高高高高高高高中中中中高高0.010.010.03-0.100.1-0.40.040.010.021.50.2-0.45塑料老化的表现与成因n 塑料老化的主要表现为塑料老化的主要表现为 外观上变色、失光、龟裂甚至粉化，外观上变色、失光、龟裂甚至粉化， 物理化学性能如物理化学性能如力学性能、电性能改变力学性能、电性能改变( (降低降低) ) 等等n塑料老化是内外复杂因素综合作用的结果。塑料塑料老化是内外复杂因素综合作用的结果。塑料老化的化学过程是十分复杂的，除了在热、氧作老化的化学过程是十分复杂的，除了在热、氧作用下产生退化分支链反应用下产生退化分支链反应 链引发、链传递链引发、链传递(
4、 (增加增加) )、链支化、链终止的反应历程链支化、链终止的反应历程 外，还可能发生水外，还可能发生水解、醇解和胺解等反应解、醇解和胺解等反应( (聚酯和聚酰胺类高聚物聚酯和聚酰胺类高聚物) )。聚合物老化原因之一-降解聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械力、聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械力、热、高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，热、高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，分裂成较小聚合度产物的反应过程。分裂成较小聚合度产物的反应过程。 聚合物的降解可分为三种基本形式：聚合物的降解可分为三种基本形式： （1）热降解）热降解 （2）化学降解）化学降解 （3）光降解。）光降解。（1）热
5、降解）热降解n指聚合物在指聚合物在单纯热的作用单纯热的作用下发生的降解反应，下发生的降解反应，可有三种类型：可有三种类型：a. a. 无规断链反应无规断链反应：在这类降解反应中，高分：在这类降解反应中，高分子链从其分子组成的弱键发生断裂，分子链子链从其分子组成的弱键发生断裂，分子链断裂成数条聚合度减小的分子链断裂成数条聚合度减小的分子链-低聚物。低聚物。分子量下降迅速，但产物是仍难以挥发，因分子量下降迅速，但产物是仍难以挥发，因此重量损失较慢。如聚乙烯的热降解：此重量损失较慢。如聚乙烯的热降解：CH2CH2CH2CH2CH2CH2+H2CH2CCH=CH2+H3CH2C（1）热降解）热降解 b
6、. b. 解聚反应：解聚反应： 在这类降解反应中，高分子链的断裂总是发在这类降解反应中，高分子链的断裂总是发生在生在末端单体单元末端单体单元，导致单体单元逐个脱落生成单，导致单体单元逐个脱落生成单体，是聚合反应的逆反应。体，是聚合反应的逆反应。 发生解聚反应时，单体单元逐个脱落，因此聚合物发生解聚反应时，单体单元逐个脱落，因此聚合物的分子量变化很慢，但由于生成的单体易挥发导致的分子量变化很慢，但由于生成的单体易挥发导致重量损失较快。重量损失较快。u解聚反应主要发生于解聚反应主要发生于1,1-1,1-二取代单体所得的聚合物二取代单体所得的聚合物 典型例子典型例子-聚甲基丙烯酸甲酯的热降解：聚甲基
7、丙烯酸甲酯的热降解：CH2CCH3COOCH3CH2CCH3COOCH3CH2CCH3COOCH3+CH2CCH3COOCH3（1）热降解）热降解c. c. 侧基脱除热降解：侧基脱除热降解： 聚合物热降解时主要以聚合物热降解时主要以侧基脱除侧基脱除为主，并为主，并不发生主链断不发生主链断裂裂。典型的如聚氯乙烯的脱。典型的如聚氯乙烯的脱HCl、聚醋酸乙烯酯的脱酸、聚醋酸乙烯酯的脱酸反应：反应：CH2CHClCH=CH+ H C l CH2CHOCOCH3 CH=CH+ C H3C O O H热稳定性热稳定性n提高热稳定性的方法提高热稳定性的方法增加化学键强度增加化学键强度u在高分子链中避免弱在高
8、分子链中避免弱键键, C-Cl键弱键弱,PVC易分解易分解; 支化分子易分解支化分子易分解. 聚合物分解温度顺序聚合物分解温度顺序: PE 支化支化PEPMMAu主链中避免长串的主链中避免长串的-CH2-, 引入大环结构可提引入大环结构可提高热稳定性高热稳定性u合成梯形合成梯形,螺形或片状的高分子螺形或片状的高分子（2）化学降解化学降解 聚合物曝露在空气中易发生氧化作用在分子链聚合物曝露在空气中易发生氧化作用在分子链上形成上形成过氧基团或含氧基团过氧基团或含氧基团，从而引起分子链的，从而引起分子链的断裂及交联，使聚合物变硬、变色、变脆等。断裂及交联，使聚合物变硬、变色、变脆等。 化学降解化学降
9、解可在较低温条件下发生。可在较低温条件下发生。 化学降解包括化学降解包括热氧化降解热氧化降解和和光氧化降解光氧化降解。 饱和聚合物的化学降解较慢。而不饱和聚合物的饱和聚合物的化学降解较慢。而不饱和聚合物的氧化反应要快的多，因为所含的烯丙位碳易遭受氧化反应要快的多，因为所含的烯丙位碳易遭受进攻，并形成稳定的自由基。进攻，并形成稳定的自由基。n 化学降解过程是一个自由基链式反应。化学降解过程是一个自由基链式反应。链引发CH2CHXO2或RCH2CX+ OOH （或RH）链增长CH2CX+ O2CH2CXOOCH2CXOO+CH2CHXCH2CXOOH+CH2CX（2）化学降解化学降解链终止：各种自
10、由基发生偶合或歧化反应。链终止：各种自由基发生偶合或歧化反应。在高温条件或光照条件下，还将发生过氧化氢的分解、主链在高温条件或光照条件下，还将发生过氧化氢的分解、主链断裂等反应：断裂等反应：聚合物的结构与其耐氧化性之间有关联聚合物的结构与其耐氧化性之间有关联， 一般地：一般地：（i）饱和聚合物的耐氧化性）饱和聚合物的耐氧化性 不饱和聚合物不饱和聚合物 ；（ii）线形聚合物）线形聚合物 支化聚合物；支化聚合物；（iii）结晶聚合物在其熔点以下比非结晶性聚合）结晶聚合物在其熔点以下比非结晶性聚合物耐热性好；物耐热性好；（iv）取代基、交联都会改变聚合物的耐氧化性）取代基、交联都会改变聚合物的耐氧化
11、性能。能。化学降解的防止化学降解的防止n化学降解的根本原因是化学降解的根本原因是氧化反应产生的过氧氧化反应产生的过氧自由基自由基，因此可在聚合物中加入能与过氧自，因此可在聚合物中加入能与过氧自由基迅速反应形成不活泼自由基的化合物，由基迅速反应形成不活泼自由基的化合物，以防止聚合物的化学降解，这类化合物常称以防止聚合物的化学降解，这类化合物常称抗氧剂抗氧剂。常用的抗氧剂是一些酚类和胺类化。常用的抗氧剂是一些酚类和胺类化合物。合物。 常见的胺类抗氧剂常见的胺类抗氧剂：注意：胺类抗氧剂抗氧能力强注意：胺类抗氧剂抗氧能力强,但有颜色但有颜色,主要用于深色塑料和橡胶制品主要用于深色塑料和橡胶制品常见的酚
12、类抗氧剂：常见的酚类抗氧剂：NHNHNHNHN,N-二苯基对苯胺二苯基对苯胺N-苯基苯基-N-环已烷对苯胺环已烷对苯胺（抗氧剂（抗氧剂H）（抗氧剂（抗氧剂4010）NHNHNH苯基苯基-萘萘胺胺（抗氧剂（抗氧剂D）N,N-二二-萘基对苯胺萘基对苯胺胺胺（抗氧剂（抗氧剂DNP）CH3C(CH3)3(CH3)3 COHCH2CH2COOC18H37C(CH3)3(CH3)3 COH2.6-二叔丁基二叔丁基-4-甲酚甲酚（抗氧剂（抗氧剂264）3（3.5-二叔丁基二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯羟基苯基）丙酸十八酯（抗氧剂（抗氧剂1076）（3）光降解光降解 聚合物受光照，当吸收的光能大于键能时，
13、便聚合物受光照，当吸收的光能大于键能时，便会发生断键反应使聚合物降解。会发生断键反应使聚合物降解。 光降解反应存在三个要素：光降解反应存在三个要素： 聚合物受光照；聚合物受光照； 聚合物聚合物吸收光子被激发；聚合物聚合物吸收光子被激发； 被激发的聚合物发生降解。被激发的聚合物发生降解。CH2CH2COCH2CH2Norrish INorrish IICH2CH2CO+ CH2CH2CH2CH2COCH3CH2CH+（3）光降解）光降解非光敏降解非光敏降解原理：用相当于高聚物分子中化学键吸收波峰波长原理：用相当于高聚物分子中化学键吸收波峰波长的光照射时，高聚物吸收能量后，被激发，则发生的光照射时
14、，高聚物吸收能量后，被激发，则发生光降解反应。光降解反应。部分高聚物光降解吸收的光波波长（部分高聚物光降解吸收的光波波长（ ）光敏降解光敏降解光降解类型光降解类型非光敏降解非光敏降解高聚物 /nm高聚物 /nm涤纶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）光降解光降解n 在聚合物的使用过程中，一般希望其性能稳定，在聚合物的使用过程中，一般希望其性能稳定，必须防止或延缓聚合物的光降解，为此可在聚必须防止或延缓聚合物的光降解，为此可在聚合物中加入合物中加入光稳定剂光稳定剂。n为了加快聚合物的光降解，可加
15、入为了加快聚合物的光降解，可加入光敏剂光敏剂。 由于聚合物对太阳光辐射的吸收速度慢，量由于聚合物对太阳光辐射的吸收速度慢，量子产率低，因而光降解的过程一般较缓慢，可子产率低，因而光降解的过程一般较缓慢，可加入吸收光子速度快、量子产率高的光敏剂，加入吸收光子速度快、量子产率高的光敏剂，通过光敏剂首先吸收光子被激发形成激发态，通过光敏剂首先吸收光子被激发形成激发态，再与聚合物反应生成自由基。再与聚合物反应生成自由基。光稳定剂及作用光稳定剂及作用 能阻止高聚物光降解和光氧化降解的物质能阻止高聚物光降解和光氧化降解的物质。 紫外线吸收剂（普遍使用）紫外线吸收剂（普遍使用）作用：作用：能选择性地吸收波长
16、为能选择性地吸收波长为290-400nm290-400nm的紫外线，并通过的紫外线，并通过能量转换放出较弱的荧光或热或转送给其它分子而自身恢复能量转换放出较弱的荧光或热或转送给其它分子而自身恢复到稳定状态。到稳定状态。 常见的紫外线吸收剂常见的紫外线吸收剂按作用机理分类按作用机理分类紫外线吸收剂紫外线吸收剂自由基捕获剂自由基捕获剂光屏蔽剂光屏蔽剂淬灭剂淬灭剂2-羟基羟基-4-甲氧基二苯酮甲氧基二苯酮（UV-9）OCH3COHOOC8H17COHO2-羟基羟基-4-正辛氧基二苯酮正辛氧基二苯酮（UV-531）聚合物防老化途径聚合物防老化途径（1 1）采用合理的聚合工艺路线和纯度合格的单体及）采用
17、合理的聚合工艺路线和纯度合格的单体及辅助原料；或针对性的采用共聚、共混、交联等辅助原料；或针对性的采用共聚、共混、交联等方法提高聚合物的耐老化性能；方法提高聚合物的耐老化性能；（2 2）采用适宜的加工成型工艺（包括添加各种改善采用适宜的加工成型工艺（包括添加各种改善加工性能的助剂和热、氧稳定剂等），防止加工加工性能的助剂和热、氧稳定剂等），防止加工过程中的老化，防止或尽可能减少产生新的老化过程中的老化，防止或尽可能减少产生新的老化诱发因素；诱发因素；（3 3）根据具体聚合物材料的主要老化机理和制品的）根据具体聚合物材料的主要老化机理和制品的使用环境条件添加各种稳定剂，如热、氧、光稳使用环境条件
18、添加各种稳定剂，如热、氧、光稳定剂以及防霉剂等；定剂以及防霉剂等；（4 4）采用可能的适当物理保护措施，如表面涂层等采用可能的适当物理保护措施，如表面涂层等塑料老化研究的意义n可以评定材料的稳定性，耐候性，确定其使用价可以评定材料的稳定性，耐候性，确定其使用价值、贮存期。值、贮存期。n研究防老化方法，可以提高材料的稳定性，延长研究防老化方法，可以提高材料的稳定性，延长材料的使用寿命。材料的使用寿命。n除讨论老化实验方法外，还针对材料在特定环境除讨论老化实验方法外，还针对材料在特定环境下的某些性能的快速评价实验进行介绍下的某些性能的快速评价实验进行介绍-塑料塑料材料应力开裂，树脂的热稳定性及环境
19、循环试验材料应力开裂，树脂的热稳定性及环境循环试验等等塑料老化试验方法 分为两类：分为两类：n人工老化试验方法人工老化试验方法 是在实验室内利用各种老化试验箱进行试验是在实验室内利用各种老化试验箱进行试验的一类方法，如热老化、光老化、人工气候和的一类方法，如热老化、光老化、人工气候和霉菌老化等。由于老化箱可以模拟并强化自然霉菌老化等。由于老化箱可以模拟并强化自然环境的某些老化因素，从而加快老化过程，较环境的某些老化因素，从而加快老化过程，较快得到材料的试验结果。快得到材料的试验结果。n自然老化试验方法自然老化试验方法 是利用自然环境条件进行老化的一类试验是利用自然环境条件进行老化的一类试验方法
20、，它主要包括自然气候曝露试验方法，大方法，它主要包括自然气候曝露试验方法，大气曝露加速试验方法，仓贮试验方法，地下、气曝露加速试验方法，仓贮试验方法，地下、水下埋藏等方法。水下埋藏等方法。 热空气曝露试验是用于评定材料耐热老化热空气曝露试验是用于评定材料耐热老化性能的一种简便的性能的一种简便的人工模拟加速环境试验方法人工模拟加速环境试验方法，目的是在较短时间内评定材料对高温的适应性目的是在较短时间内评定材料对高温的适应性以及材料高温适应性的相互比较。以及材料高温适应性的相互比较。 6 61 11 1 原理与方法要点原理与方法要点 将塑料试样置于给定条件将塑料试样置于给定条件( (温度、风速、换
21、气温度、风速、换气率等率等) )的热老化试验箱中，使其经受热和氧的加的热老化试验箱中，使其经受热和氧的加速老化作用。通过检测曝露前后性能的变化，速老化作用。通过检测曝露前后性能的变化，评定塑料的耐热老化性能评定塑料的耐热老化性能6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验(1)(1)装置装置 试验箱主要技术参数 (调温范围、温度波动调温范围、温度波动度、均匀性、换气率度、均匀性、换气率等)均有规范，可根据需要，选择能保持长期稳定运转，符合标准要求的试验箱。热老化试验箱应满足以下要求：工作容积为工作容积为0.10.3m0.10.3m3 3并备有安置试样的网板或并备有安置试样的网板或旋转架
22、。旋转架。工作温度：工作温度：4040一一200(200(或或300)300)。温度均匀性：温度分布的偏差应温度均匀性：温度分布的偏差应1 1。平均风速：平均风速：0 05-1.0m/s5-1.0m/s，允许偏差，允许偏差 2020换气率：换气率：11001100次次/h/h。 6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验 (2) (2)试样试样 试样的形状与尺寸应符合试样的形状与尺寸应符合有关塑料性能检测方法的规定。试样按有关塑料性能检测方法的规定。试样按有关制样方法制备，所需数量由有关塑有关制样方法制备，所需数量由有关塑料检测项目
23、和试验周期决定。每周期每料检测项目和试验周期决定。每周期每组试样一般不少于组试样一般不少于5 5个，试验周期数根据个，试验周期数根据检测项目而定，一般不少于检测项目而定，一般不少于5 5个周期。个周期。 6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验 (3)(3)试验条件试验条件 试样：按试样：按GB 2918GB 2918中标准环境进行状态调节中标准环境进行状态调节(48h(48h以上以上) )。 试验温度：根据材料的使用要求和试验目的确定试验温度：根据材料的使用要求和试验目的确定. . 温度均匀性要求温度均匀性要求: : 温度分布的偏差温度分布的偏差1%(1%(试验温度试验温度) )
24、。 平均风速：在平均风速：在0.5-1.0m/s0.5-1.0m/s内选取内选取, ,允许偏差为允许偏差为2020 换气率：根据试样的特性及数量在换气率：根据试样的特性及数量在1-1001-100次次/h/h内选取内选取 试验周期及期限：按预定目的确定取样周期数及时间试验周期及期限：按预定目的确定取样周期数及时间间隔。间隔。 老化试验终点：取某规定性能降至原始值的老化试验终点：取某规定性能降至原始值的x x( (通常通常为为50%)50%)或规定值时作终点。或规定值时作终点。6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验 (4)(4)试验步骤试验步骤 调节试验箱调节试验箱 按按G GB
25、B 7141-92 7141-92规定规定, ,根据要求调节试验温度根据要求调节试验温度, ,均匀性均匀性, ,平均风速及换气率等参数平均风速及换气率等参数。 安置试样安置试样 将试样用包有惰性材料的金属夹或金属丝夹将试样用包有惰性材料的金属夹或金属丝夹或挂置于试验箱的网板或试样架上或挂置于试验箱的网板或试样架上, ,试样间距不小于试样间距不小于10mm10mm 升温计时升温计时 试验箱逐渐升至试验温度后开始计时。若已试验箱逐渐升至试验温度后开始计时。若已知温度突变对试样无有害影响及对试验结果无明显影知温度突变对试样无有害影响及对试验结果无明显影响者，亦可将试样放置于达到试验温度的箱中，温度响
26、者，亦可将试样放置于达到试验温度的箱中，温度恢复至规定值时开始计时。恢复至规定值时开始计时。 周期取样周期取样 按规定或预定的试验周期依次从试验箱中按规定或预定的试验周期依次从试验箱中取样取样, , 直至试验结束。取样要快直至试验结束。取样要快, ,并暂停通风并暂停通风, ,尽可能减尽可能减少箱内温度变化。少箱内温度变化。 性能检测性能检测 根据所选定的项目根据所选定的项目, ,按有关塑料性能试验方按有关塑料性能试验方法，检测曝露前、后试样性能的变化。法，检测曝露前、后试样性能的变化。6.1.1 6.1.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验 (5) (5)结果的说明结果的说明 性能评定性能
27、评定 选择对材料应用最适宜或反映老化选择对材料应用最适宜或反映老化(变化变化)较敏感的一种较敏感的一种或几种性能的变化来评定其热老化性能或几种性能的变化来评定其热老化性能a. a. 局部粉化、龟裂、斑点、起泡、变形等外观性能的变局部粉化、龟裂、斑点、起泡、变形等外观性能的变化化b b质量质量( (重量重量) )的变化；的变化；c. c. 拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度等力学拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度等力学性能的变化；性能的变化；d. d. 变色、褪色及透光率等光学性能变化；变色、褪色及透光率等光学性能变化；e. e. 电阻率、耐电压强度及介电常数等电性能变化电阻率、耐电
28、压强度及介电常数等电性能变化f. f. 其他性能变化。其他性能变化。6.1 6.1 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验(5)(5)结果的说明结果的说明 结果表示结果表示 根据有关材料的标准或试验协议处理试验结果。根据有关材料的标准或试验协议处理试验结果。试验结果应包括试样暴露前后各周期性能的试验结果应包括试样暴露前后各周期性能的测定值、保持率或变化百分率等，并详细报测定值、保持率或变化百分率等，并详细报告之。告之。例：例：LDPE为基材的塑料板，老化前断裂伸长率为基材的塑料板，老化前断裂伸长率600%600%，老化实验，老化实验72h72h后测得后测得断裂伸长率断裂伸长率500%500%，
29、144h144h后测得后测得断裂伸长率断裂伸长率400%400%。请对此结果进。请对此结果进行说明。行说明。例:LDPE板材老化实验结果实验序号实验序号老化时间老化时间（）（）断裂伸长断裂伸长率率()保持率保持率 变化百变化百分率分率1060027250083.3% 16.7%314440066.7% 33.3% 6.1.2 塑料热空气曝露试验塑料热空气曝露试验结果结果影响因素 (1)(1)试验温度选择试验温度选择 依据材料的品种和使用性能及其试验目的而择定。温度依据材料的品种和使用性能及其试验目的而择定。温度高时老化速度快、试验时间可缩短，但温度过高高时老化速度快、试验时间可缩短，但温度过高
30、, ,如处于如处于其软化点或热变形温度以上时其软化点或热变形温度以上时, ,在短时间内即可引起试样在短时间内即可引起试样严重变形严重变形( (弯曲、收缩、膨胀、开裂、分解变色弯曲、收缩、膨胀、开裂、分解变色),),导致反导致反应过程与实际不符应过程与实际不符, ,试验得不到正确的结果。试验得不到正确的结果。 塑料试验温度选择的原则是塑料试验温度选择的原则是：在不造成严重变形、不改变：在不造成严重变形、不改变老化反应历程的前提下老化反应历程的前提下, ,尽可能提高试验温度以期在较短尽可能提高试验温度以期在较短的时间内获得可靠的结果。的时间内获得可靠的结果。 通常选取的通常选取的温度上限温度上限：
31、对热塑性塑料应低于软化点：对热塑性塑料应低于软化点, ,热固热固性塑料应低于其热变形温度；易分解的塑料应低于其分解性塑料应低于其热变形温度；易分解的塑料应低于其分解温度温度温度下限温度下限：采用比实际使用温度高约：采用比实际使用温度高约2020一一4040。 6.1.2 6.1.2 塑料热空气曝露试验结果塑料热空气曝露试验结果影响因素(2)(2)温度变动温度变动 温度的变动是影响热老化结果最重要的因素，试验箱内温度的变动是影响热老化结果最重要的因素，试验箱内温度的变动程度用温度的变动程度用温度波动度温度波动度( (指箱内同一位置的温度指箱内同一位置的温度随时间周期地或长期的漂移变化情况随时间周
32、期地或长期的漂移变化情况) )以及以及温度均匀性温度均匀性( (指箱内不同位置某一测试时间范围内的变动情况指箱内不同位置某一测试时间范围内的变动情况) )两个两个技术参数来表征。技术参数来表征。 试验表明，软试验表明，软PVCPVC在试验温度在试验温度ll0ll0时的失重变化率时的失重变化率( (老老化率化率) )与与112112时的相差达时的相差达1010一一2020， 因此箱内温度变动要尽可能小，一般选波动度不大于因此箱内温度变动要尽可能小，一般选波动度不大于11，均匀性不大于均匀性不大于1 1是合理可行的是合理可行的。 对达不到要求的试验箱，可缩小试验空间，使对达不到要求的试验箱，可缩小
33、试验空间，使“工作空工作空间间”符合要求。符合要求。 6.1.2 6.1.2 塑料热空气曝露试验结果塑料热空气曝露试验结果影响因素(3)(3)风速风速 为使试样在箱内受到均匀的热作用，试验箱由鼓风机鼓风。箱中空气的流速即称风速，风速对热交换率影响明显。风速大,热交换率高，老化速率快，因此， 选择适当的一致的风速是保证获得正确结果的一个重要条件。 风速一般是在风速一般是在0 05 51 10m/s0m/s范围范围6.1.2 6.1.2 塑料热空气曝露试验结果塑料热空气曝露试验结果影响因素 (4) (4)换气量换气量 换气量(空气置换率)的选择主要是依据是否需要排除有害气体、使箱内不断补充新鲜空气
34、并保持空气成分的一致、使热氧化反应正常进行来考虑。换气量过大,耗电量大,温度分布亦不易均匀;换气量过小则氧化反应不充分,影响老化速度。综合考虑换气量是在保证氧化反应充分的前提下,尽可能选择小的换气量范围。我国的试验箱换气量参数为我国的试验箱换气量参数为1 1200200次次h h及及100100一一200200次次h h。 6.1.2 6.1.2 塑料热空气曝露试验结果塑料热空气曝露试验结果 影响因素 (5)(5)试样放置试样放置 试验箱内试样挂置间距一般不试验箱内试样挂置间距一般不小于小于10mm10mm，试样与箱壁间距离不，试样与箱壁间距离不少于少于70mm70mm，工作室容积与试样总，工
35、作室容积与试样总体积之比不少于体积之比不少于5 5：1 1， 如试样过密过多影响空气流动、如试样过密过多影响空气流动、挥发物不易排除、影响温度分布挥发物不易排除、影响温度分布造成条件不均。为减少箱内各部造成条件不均。为减少箱内各部分温度及风速不均的影响分温度及风速不均的影响, ,采用采用旋转试样或周期性互换试样位置旋转试样或周期性互换试样位置的办法予以改善的办法予以改善。 6.1.2 6.1.2 塑料热空气曝露试验结果塑料热空气曝露试验结果 影响因素 (6) (6)评定指标的选择评定指标的选择 老化程度的表示，是以性能指标保持率或变老化程度的表示，是以性能指标保持率或变化百分率表示，化百分率表
36、示，评定指标的选择要以能快速获评定指标的选择要以能快速获得结果并结合使用实际的原则来考虑得结果并结合使用实际的原则来考虑。 同一材料经受热氧作用后的各种性能指标并同一材料经受热氧作用后的各种性能指标并不是以相同的速度变化，如不是以相同的速度变化，如HDPE,HDPE,老化过程中老化过程中断裂伸长率断裂伸长率变化最快，其次是缺口冲击强度，变化最快，其次是缺口冲击强度，拉伸强度则最慢；酚醛模塑料老化时则是缺口拉伸强度则最慢；酚醛模塑料老化时则是缺口冲击强度下降最快，拉伸次之，弯曲变化很小。冲击强度下降最快，拉伸次之，弯曲变化很小。由此可见，正确选择评定指标由此可见，正确选择评定指标( (可选可选种
37、或几种或几种综合评定种综合评定) )是快速获得可靠结果的关键。是快速获得可靠结果的关键。6.26.2 自然老化试验自然老化试验 6 62 21 1 概述概述是将试样曝露于户外气候环境中以考核评价其耐候性。是将试样曝露于户外气候环境中以考核评价其耐候性。 大气老化试验比较近似于材料的实际使用环境情况，对材料的大气老化试验比较近似于材料的实际使用环境情况，对材料的耐候性评价较为可靠人工气候试验的条件耐候性评价较为可靠人工气候试验的条件, ,要以大气老化试验要以大气老化试验为基础来选择和模拟，人工气候试验的结果也要通过大气老化为基础来选择和模拟，人工气候试验的结果也要通过大气老化试验加以对比验证试验
38、加以对比验证. . 自然老化的标准方法自然老化的标准方法: : 我国我国GB 3681GB 3681一一2000 2000 塑料自然气候曝露试验方法塑料自然气候曝露试验方法 GB/T 3511GB/T 3511一一2001 2001 硫化橡胶或热塑性橡胶直接自然气候硫化橡胶或热塑性橡胶直接自然气候 老化试验方法老化试验方法 ISOISODIS 877DIS 877塑料自然气候曝露试验方法，包括：塑料自然气候曝露试验方法，包括：n大气直接曝露大气直接曝露( (老化老化) )，简称，简称A A法；法；n用玻璃板改变太阳辐射的光谱分布用玻璃板改变太阳辐射的光谱分布( (模拟在建筑物或机动车窗玻璃后的
39、模拟在建筑物或机动车窗玻璃后的 塑料老化塑料老化) )的过滤日光的间接老化、简称的过滤日光的间接老化、简称B B法；法；n用反射汇聚阳光装置，强化太阳辐射的大气加速老化方法，简称用反射汇聚阳光装置，强化太阳辐射的大气加速老化方法，简称C C法。法。涂层自然曝露涂层自然曝露GB/T92761996 涂层自然气候曝露试验方法涂层自然曝露涂层自然曝露ISO2810-1974 Paints and Varnishes Natural Weathering of Coatings Exposure and Assessment橡胶自然曝露橡胶自然曝露GB/T3511-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶直接自
40、然气候老化试验方法塑料自然曝露塑料自然曝露GB/T3681-2000 塑料大候曝露试验方法GB/T2573-1989 玻璃纤维增强塑料的大气暴露试验GB/T17603-1998 光解性塑料户外暴露试验方法塑料曝露塑料曝露(自然、玻自然、玻璃下和太阳聚光璃下和太阳聚光曝露曝露) ISO 877-1994 Plastics Methods of Exposure to Direct Weathering, Indirect Weathering Using Glass-filtered Daylight, and to Intensified Weathering by Daylight Usin
41、g Fresnel Mirrors非金属材料曝露非金属材料曝露ASTM G7-97 Standard Practice for Environmental Exposure Testing of Nonmetallic Materials非金属材料自然曝非金属材料自然曝露露ASTM G147-96 Standard Practice for Conditioning and Handing of Nonmetallic Materials for Natural and Artificial Weathering Tests金属材料自然暴露金属材料自然暴露GB/T11112-1989 有色金属
42、大气腐蚀试验方法GB/T14165-1993 黑色金属室外大气暴露试验方法自然气候曝露试验标准自然气候曝露试验标准6 62 22 2 塑料自然大气老化试验塑料自然大气老化试验方法原理与要点方法原理与要点将塑料试样置于自然气候环境下曝露，使其经受日光、空气、热、水及湿气等气候因素的综合作用，通过测定其性能变化来评价塑料的耐候性。 6.2.2.1 试验场地与装置试验场地与装置 (1)(1)曝露试验的场地曝露试验的场地( (曝露场曝露场) ) 场地应平坦、空旷，保持该地区自然植被状念场地应平坦、空旷，保持该地区自然植被状念用朝南用朝南4545角曝露时，曝露面的东、南及西方向应没有角曝露时，曝露面的东
43、、南及西方向应没有仰角大于仰角大于2020而北方向没有仰角大于而北方向没有仰角大于4545的障碍物。场地应的障碍物。场地应无有害气体和尘粒的影响。选择细节见无有害气体和尘粒的影响。选择细节见GB 3681 GB 3681 附录附录A A自然气候曝露试验场自然气候曝露试验场6.2.2.1 试验场地与装置试验场地与装置(2)(2)试验装置试验装置- - 曝露架曝露架 具有一定倾角的支架，固定架面倾角及可调架面倾角结构均可。结构力求简便牢固，所用材料应为不影响试样结果的惰性材料。曝露架固定在曝露场内，应经得起当地最大风力的吹刮。(3)(3)曝露角曝露角 架面方位朝正南与水平面的仰角，一般采用45。为
44、使试样获得最大年总辐射量，我国中纬度地区曝露角应比场地的地理纬度小10。为使试样获得最大年紫外太阳辐射量，在北纬40以南地区曝露角应为5-106.2.2.1 试验场地与装置试验场地与装置(4)(4)试样安置试样安置 试样用固定框架试样用固定框架( (不易变形的木条或其他惰性不易变形的木条或其他惰性材料制成，木条质量应至少经得起一次曝露试验材料制成，木条质量应至少经得起一次曝露试验) )固定后，再将框架定置在曝露架上。固定后，再将框架定置在曝露架上。 框架上试样离地面框架上试样离地面( (或任何障碍物或任何障碍物) )最近距离不最近距离不得小于得小于0.5m0.5m。 曝露架的行距以不遮阳光和便
45、于工作为原则，曝露架的行距以不遮阳光和便于工作为原则，北纬北纬3030以南地区行距取以南地区行距取lm. lm. 尽可能使试样处于小的应力状态，并能自由收尽可能使试样处于小的应力状态，并能自由收缩、翘曲和扩张。缩、翘曲和扩张。6.2.2.1 试验场地与装置试验场地与装置（5 5）测量仪器）测量仪器n 测气象因素的仪器：测气象因素的仪器： 总日射表。总日射表。 直射日射表直射日射表 紫外总日射表紫外总日射表n 日晒牢度蓝色羊毛标准日晒牢度蓝色羊毛标准6.2.2.2 试样试样 (1) (1)试样的形状尺寸试样的形状尺寸n 按有关性能试验方法规定确定试样形状与尺寸按有关性能试验方法规定确定试样形状与
46、尺寸. .n 制备方法，可用注塑，模压等方法制备，层压材制备方法，可用注塑，模压等方法制备，层压材料、板材及管材可经机械加工制样料、板材及管材可经机械加工制样, , 或直接用整块或直接用整块材料进行曝露材料进行曝露, ,按测试周期取下后再加工成试样按测试周期取下后再加工成试样。 (2) (2) 试样的数量试样的数量 由有关试验方法和测试周期要求的数量来确定由有关试验方法和测试周期要求的数量来确定6.2.2.3 6.2.2.3 试验期限、测试指标和周期试验期限、测试指标和周期 根据试验目的，要求和结果而定。根据试验目的，要求和结果而定。n试验期限试验期限 通常在曝露前先预估试样的老化寿通常在曝露
47、前先预估试样的老化寿命而预定命而预定。n 测试周期测试周期 根据预定的试验期限划分根据预定的试验期限划分, ,一般取一般取1212个左右。试验过程中，应视性能变化的快慢个左右。试验过程中，应视性能变化的快慢酌情缩短或延长测试周期。酌情缩短或延长测试周期。 一般选一般选1 1个月、个月、3 3、6 6、9 9个月或个月或1 1年、年、1.51.5年、年、2 2、3 3、4 4、6 6年为曝露期。年为曝露期。n 测试指标测试指标 根据材料的品种、用途以及特性来根据材料的品种、用途以及特性来选择选择。 6.2.2.4 试验步骤试验步骤试验前将一个周期的试样按规定进行状态调节后试验前将一个周期的试样按
48、规定进行状态调节后测定测定原始值原始值。 试样固定于曝露架上试样固定于曝露架上, ,并做记号。辐射仪和标准材料安并做记号。辐射仪和标准材料安置在样品实验架附近。蓝色羊毛标准要靠近试样。置在样品实验架附近。蓝色羊毛标准要靠近试样。 开始计时，以日开始计时，以日, ,月月, ,年为单位年为单位( (有条件可以太阳辐射有条件可以太阳辐射总量作计时单位总量作计时单位) )。到达测试周期时，从曝露架上取样，用湿纱布抹去表到达测试周期时，从曝露架上取样，用湿纱布抹去表面尘污，按规定对试样进行状态调节后，面尘污，按规定对试样进行状态调节后，测定有关性测定有关性能能。非破坏性测试后的试样，仍放回。非破坏性测试
49、后的试样，仍放回( (按原曝露面按原曝露面) )继继续试验，扣除未曝露时间，直至试验终结。续试验，扣除未曝露时间，直至试验终结。外观检查的试样，每周期应留样一片外观检查的试样，每周期应留样一片( (进行拍照进行拍照) )以便以便对比各周期外观变化。对比各周期外观变化。 试验同时要长期连续进行辐射测量和气象观测收集气试验同时要长期连续进行辐射测量和气象观测收集气象资料象资料( (详细要求见有关标准详细要求见有关标准) )。 6.2.2.5 结果说明结果说明n 塑料的耐候性，以其试样在该试验场气候条件下塑料的耐候性，以其试样在该试验场气候条件下被测指标被测指标的变化的变化达到规定值达到规定值( (
50、实际使用的最低允许实际使用的最低允许值或某一保留率值或某一保留率) )时的曝露试验时间时的曝露试验时间表示。表示。 耐候性用图解法确定。以被测性能指标值作纵坐标耐候性用图解法确定。以被测性能指标值作纵坐标(y(y轴轴) )，以曝露试验时间或其对数值作横坐标，以曝露试验时间或其对数值作横坐标(x(x轴轴) )，绘出，绘出了被测指标变化曲线。在指标下降至规定的值处做平行了被测指标变化曲线。在指标下降至规定的值处做平行于于x x轴的直线，与曲线交点的横坐标，便为塑料耐候性轴的直线，与曲线交点的横坐标，便为塑料耐候性的量度的量度。 n气候条件的说明：测试地的气候类型气候条件的说明：测试地的气候类型 记
