1、2022-8-17第七章塑料老化性能测试第七章塑料老化性能测第七章塑料老化性能测试试第七章塑料老化性能测试一、塑料老化的特征一、塑料老化的特征v塑料在加工、储存和使用过程中受环境长期影响，在热、光、塑料在加工、储存和使用过程中受环境长期影响，在热、光、高能辐射、机械应力、超声波、化学药品及微生物等作用下，高能辐射、机械应力、超声波、化学药品及微生物等作用下，引起化学结构的破坏，致使其物理、化学性质和机械性能变引起化学结构的破坏，致使其物理、化学性质和机械性能变坏的现象称为坏的现象称为“老化老化”。v塑料老化归纳起来有以下四种变化情况塑料老化归纳起来有以下四种变化情况:v（1 1）外观变化）外观
2、变化v（2 2）物理性质变化）物理性质变化v（3 3）力学性能变化）力学性能变化v（4 4）电性能变化）电性能变化第七章塑料老化性能测试第七章塑料老化性能测试二、塑料老化的机理二、塑料老化的机理v老化主要有老化主要有化学老化化学老化和和物理老化物理老化。v化学老化化学老化是聚合物分子结构变化的结果是聚合物分子结构变化的结果,所谓的化学老化所谓的化学老化是一种不可逆的化学反应，是高分子材料分子结构变化是一种不可逆的化学反应，是高分子材料分子结构变化的结果，如塑料的脆化、橡皮的龟裂。的结果，如塑料的脆化、橡皮的龟裂。v物理老化物理老化是玻璃态高分子材料通过小区域链段的布朗运是玻璃态高分子材料通过小
3、区域链段的布朗运动使其凝聚态结构从非平衡态向平衡态过渡，从而使得动使其凝聚态结构从非平衡态向平衡态过渡，从而使得材料的物理、力学性能发生变化的现象。材料的物理、力学性能发生变化的现象。第七章塑料老化性能测试v1热降解热降解 v含有活泼侧基的高聚物在热的作用下，易发生侧基脱离含有活泼侧基的高聚物在热的作用下，易发生侧基脱离主链的反应，并引起主链结构变化，这类反应称为侧基主链的反应，并引起主链结构变化，这类反应称为侧基脱除反应。脱除反应。v聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等高聚物的热降解聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等高聚物的热降解反应，都易发生侧基脱除反应，使大分子链出现不饱和反应，都易发生侧
4、基脱除反应，使大分子链出现不饱和键。键。v高聚物在热的作用下大分子主链也可断裂，发生热降解高聚物在热的作用下大分子主链也可断裂，发生热降解反应。反应。v如甲基丙烯酸甲酯在如甲基丙烯酸甲酯在270氮气中热裂解，工业上采用此氮气中热裂解，工业上采用此方法回收废旧有机玻璃单体。方法回收废旧有机玻璃单体。第七章塑料老化性能测试v2 2氧化降解氧化降解v当高聚物在生产、储存、使用过程中，会与空气中的氧发生当高聚物在生产、储存、使用过程中，会与空气中的氧发生反应，发生高聚物的氧化降解，这是高聚物发生老化的主要反应，发生高聚物的氧化降解，这是高聚物发生老化的主要原因。原因。v氧化降解过程使塑料的分子量降低，
5、并产生醛、酮、酸等氧氧化降解过程使塑料的分子量降低，并产生醛、酮、酸等氧化产物，对氧化作用较稳定的高聚物有化产物，对氧化作用较稳定的高聚物有等，对氧化作用不稳定的高聚物有等，对氧化作用不稳定的高聚物有等。等。第七章塑料老化性能测试v3 3光降解光降解v紫外光老化是最常见的致老化因素之一；紫外光老化是最常见的致老化因素之一；v大分子链结构中含有羟基或双键时最容易引起光降解反应；大分子链结构中含有羟基或双键时最容易引起光降解反应；v饱和烃类高聚物由于在热加工和长期存放、使用过程中容易饱和烃类高聚物由于在热加工和长期存放、使用过程中容易形成羟基、过氧化氢或双键，因而其光稳定性较差。形成羟基、过氧化氢
6、或双键，因而其光稳定性较差。v如涤纶（如涤纶（PET）光降解产物为）光降解产物为CO、H2、CH4。v波长小于波长小于330nm时，时，PP比比LDPE敏感；敏感；v波长大于波长大于330nm时，时，LDPE比比PP敏感。敏感。第七章塑料老化性能测试三、影响塑料老化的主要原因三、影响塑料老化的主要原因v引起塑料老化的原因主要有二大类：引起塑料老化的原因主要有二大类：v一是外在因素：一是外在因素：v主要有包括热、光、高能辐射、机械应力等物理因素，主要有包括热、光、高能辐射、机械应力等物理因素，氧、臭氧、水、酸、碱等化学因素，及生物因素。氧、臭氧、水、酸、碱等化学因素，及生物因素。v二是内在因素：
7、二是内在因素：v1.1.内在因素有：内在因素有：v（1 1）聚合物的化学结构）聚合物的化学结构 v（2 2）物理形态及立体规整性）物理形态及立体规整性v（3 3）分子量及其分布）分子量及其分布 第七章塑料老化性能测试v2 2外部因素外部因素v（1 1）辐射）辐射v（2 2）氧）氧v（3 3）臭氧）臭氧v（4 4）热）热v（5 5）水分）水分v（6 6）机械应力）机械应力v（7 7）其它）其它第七章塑料老化性能测试四、老化性能测试基本原理和评价方法四、老化性能测试基本原理和评价方法v1 1自然曝露试验方法自然曝露试验方法 v自然大气老化测试自然大气老化测试是研究塑料受自然气候条件作用的老化试是研
8、究塑料受自然气候条件作用的老化试验方法，它是将试样暴露于户外气候环境中受各种气候因素验方法，它是将试样暴露于户外气候环境中受各种气候因素综合作用的老化实验方法，通过测试暴露前后性能的变化以综合作用的老化实验方法，通过测试暴露前后性能的变化以评定材料的耐老化性能。评定材料的耐老化性能。v自然贮存老化自然贮存老化是在贮存室或仓库内，经自然气候、介质或模是在贮存室或仓库内，经自然气候、介质或模拟实际条件作用下进行的老化实验方法，通过测试暴露前后拟实际条件作用下进行的老化实验方法，通过测试暴露前后性能的变化以评定材料的耐老化性能。性能的变化以评定材料的耐老化性能。v海水暴露试验海水暴露试验就是把试样暴
9、露于不同的海洋环境区带中，通就是把试样暴露于不同的海洋环境区带中，通过测试暴露前后性能的变化以评定材料的耐老化性能。过测试暴露前后性能的变化以评定材料的耐老化性能。第七章塑料老化性能测试便携式室外曝露架便携式室外曝露架与传统的室外曝露架相比，该装置通过与传统的室外曝露架相比，该装置通过镜子使得试样受到更为集中的阳光照射镜子使得试样受到更为集中的阳光照射 第七章塑料老化性能测试v2 2人工老化测试方法人工老化测试方法v热老化测试热老化测试是评定材料对高温的适应性的一种简便的人工模是评定材料对高温的适应性的一种简便的人工模拟试验方法，是将材料放在高于相对使用温度的较高温度中，拟试验方法，是将材料放
10、在高于相对使用温度的较高温度中，使其受热作用，通过测试暴露前后性能的变化以评定材料的使其受热作用，通过测试暴露前后性能的变化以评定材料的耐热性能。耐热性能。v在湿热条件下的暴露老化试验在湿热条件下的暴露老化试验是将材料放在规定的潮湿的热是将材料放在规定的潮湿的热空气环境中，受湿热作用，通过暴露前后的性能或外观变化，空气环境中，受湿热作用，通过暴露前后的性能或外观变化，来评价材料的耐湿热性能。来评价材料的耐湿热性能。v高压氧和高压空气热老化高压氧和高压空气热老化测试是将材料在高温和高压环境中测试是将材料在高温和高压环境中进行加速老化的试验方法，通过暴露前后的性能或外观变化，进行加速老化的试验方法
11、，通过暴露前后的性能或外观变化，来评价材料的耐候性能。来评价材料的耐候性能。v人工天候老化测试人工天候老化测试是将材料暴露于规定的环境条件下，模拟是将材料暴露于规定的环境条件下，模拟自然界的光、热、氧、湿度、雨水等条件，通过测试试样表自然界的光、热、氧、湿度、雨水等条件，通过测试试样表面的辐照度或辐射量与试样的性能的变化，以评定材料的耐面的辐照度或辐射量与试样的性能的变化，以评定材料的耐候性。候性。第七章塑料老化性能测试热老化箱热老化箱臭氧老化试验箱臭氧老化试验箱 第七章塑料老化性能测试v3 3熔体流动速率法熔体流动速率法v原理：在一定的温度和负荷下，测定材料在熔体流动速率仪原理：在一定的温度
12、和负荷下，测定材料在熔体流动速率仪中进行老化后经不同停留时间的熔体流动速率变化，并进行中进行老化后经不同停留时间的熔体流动速率变化，并进行定量的评价。老化停留时间越长，熔体流动速率越小。定量的评价。老化停留时间越长，熔体流动速率越小。自然老化试验周期长，试验结果适用于特定的曝露实验场；自然老化试验周期长，试验结果适用于特定的曝露实验场；人工老化具有试验周期短，与场地、季节和地区气候无关，人工老化具有试验周期短，与场地、季节和地区气候无关，以及测定的数据有很好的重复性等优点。以及测定的数据有很好的重复性等优点。第七章塑料老化性能测试第二节第二节 自然老化试验自然老化试验 第七章塑料老化性能测试一
13、、大气老化实验一、大气老化实验v自然大气老化（暴露）试验是研究塑料及橡胶受自然气候作自然大气老化（暴露）试验是研究塑料及橡胶受自然气候作用的老化试验方法。用的老化试验方法。v它是将试样暴露于户外气候环境中受各种气候因素综合作用它是将试样暴露于户外气候环境中受各种气候因素综合作用的老化试验，目的是评价试样经过规定的暴露阶段后所产生的老化试验，目的是评价试样经过规定的暴露阶段后所产生的变化。的变化。v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是较为可靠的。的耐候性评价是较为可靠的。v另外，人工气候试验的结果也要通过大气老化试
14、验加以对比另外，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。因而塑料、橡胶自然气候暴露试验方法是一个基础的验证。因而塑料、橡胶自然气候暴露试验方法是一个基础的老化试验方法。老化试验方法。第七章塑料老化性能测试我国标准我国标准GB/T3681-GB/T3681-20002000为塑料自然气候暴为塑料自然气候暴露试验方法露试验方法;GB/T3511-2001GB/T3511-2001为硫化为硫化橡胶或热塑性橡胶直接橡胶或热塑性橡胶直接自然气候老化试验方法。自然气候老化试验方法。第七章塑料老化性能测试（一）定义（一）定义v（1 1）塑料自然大气老化测试）塑料自然大气老化测试:是将塑料材料安装
15、在固定角度是将塑料材料安装在固定角度或随季节变化角度的试验架上，在自然环境中长期暴露，这或随季节变化角度的试验架上，在自然环境中长期暴露，这种暴露通常用来评定环境因素对材料各种性能的作用。种暴露通常用来评定环境因素对材料各种性能的作用。v（2 2）直接太阳光辐射：）直接太阳光辐射：从以太阳为中心的一个小的立体角从以太阳为中心的一个小的立体角投射到与该立体角的轴线相垂直的平面上的太阳光通量，通投射到与该立体角的轴线相垂直的平面上的太阳光通量，通常规定直接辐射的平面角约为常规定直接辐射的平面角约为6 6。v（3 3）直射日射表：）直射日射表：用于测量投射到与日光垂直平面上的用于测量投射到与日光垂直
16、平面上的（光束）太阳光辐射的辐射计。（光束）太阳光辐射的辐射计。第七章塑料老化性能测试（二）测试原理与要点（二）测试原理与要点 v1 1试验装置试验装置 Q-LabQ-Lab佛罗里达佛罗里达-世界上最大的户外老化测试中心世界上最大的户外老化测试中心 佛罗里达是佛罗里达是 国际公认的基准户外曝晒测试场。佛罗里达州的亚热国际公认的基准户外曝晒测试场。佛罗里达州的亚热带老化曝晒不仅是真实的，也是加速的。佛罗里达州一年的阳光可带老化曝晒不仅是真实的，也是加速的。佛罗里达州一年的阳光可产生在其他地方进行好几年的老化。产生在其他地方进行好几年的老化。佛罗里达测试场佛罗里达测试场阳光辐照强度大阳光辐照强度大
17、,每年的每年的紫外线强、全年高温、雨紫外线强、全年高温、雨量充沛且湿度高。正是这种紫外线、湿度和高温的协同效应使迈阿量充沛且湿度高。正是这种紫外线、湿度和高温的协同效应使迈阿密成为户外环境中测试材料耐久性的理想之地。密成为户外环境中测试材料耐久性的理想之地。第七章塑料老化性能测试v2 2试样试样v可用一块薄片或其他形状可用一块薄片或其他形状的样品进行暴露，在暴露的样品进行暴露，在暴露后从样品上切取试样，试后从样品上切取试样，试样的尺寸应符合所用试验样的尺寸应符合所用试验方法的规定或暴露后所要方法的规定或暴露后所要测定的一种或多种性能规测定的一种或多种性能规范的规定，范的规定，所用的制样方所用的
18、制样方法应与所测材料的加工方法应与所测材料的加工方法接近法接近。v试样数量的确定应根据达试样数量的确定应根据达到暴露后作相应的试验方到暴露后作相应的试验方法所规定的数量法所规定的数量。江津（污染）大气腐蚀试验站江津（污染）大气腐蚀试验站 敦煌试验站样品舟山海水腐蚀试验站敦煌试验站样品舟山海水腐蚀试验站 第七章塑料老化性能测试v3 3试验条件试验条件v（1 1）暴露方法）暴露方法va a为得到最大年总太阳辐射，在我国北方中纬度地区，与水为得到最大年总太阳辐射，在我国北方中纬度地区，与水平面形成的倾斜角应比纬度角小平面形成的倾斜角应比纬度角小1010。vb b为得到最大年紫外太阳辐射的暴露，在北纬
19、为得到最大年紫外太阳辐射的暴露，在北纬400400以南地区，以南地区，与水平面形成的倾斜角应为与水平面形成的倾斜角应为5 51010。vc c与水平面成与水平面成1010和和9090之间的任何其他特定的角度。之间的任何其他特定的角度。v（2 2）暴露地点）暴露地点v应在远离树木和建筑物的空地上，用朝南应在远离树木和建筑物的空地上，用朝南4545暴露时，暴露暴露时，暴露面的东、南及西方应无仰角大于面的东、南及西方应无仰角大于2020，而北方应无仰角大于，而北方应无仰角大于4545的障碍物，保持自然土壤覆盖，有植物生长的应经常将的障碍物，保持自然土壤覆盖，有植物生长的应经常将植物割短。植物割短。v
20、（3 3）暴露阶段）暴露阶段v通常在暴露前应先预估计试样的老化寿命而预定试验周期。通常在暴露前应先预估计试样的老化寿命而预定试验周期。第七章塑料老化性能测试v（三）试验步骤（三）试验步骤v1 1试样安放试样安放v确保用于机械测试的试样按其形状的不同加以固定，确保不会因固定方确保用于机械测试的试样按其形状的不同加以固定，确保不会因固定方法而对试样施加应力。法而对试样施加应力。v在每个试样的背面作不易消除的记号以示区别。在每个试样的背面作不易消除的记号以示区别。v2 2辐射仪和标准材料安装辐射仪和标准材料安装v应安置在样品暴露试验架的附近，蓝色羊毛标准要靠近试样。应安置在样品暴露试验架的附近，蓝色
21、羊毛标准要靠近试样。v3 3气象观察气象观察v记录所有的气象条件和会影响试验结果的变化。记录所有的气象条件和会影响试验结果的变化。v4 4试样的暴露试样的暴露v在暴露期间不应清洗试样，如需清洗要用蒸馏水。在暴露期间不应清洗试样，如需清洗要用蒸馏水。v应定期检查和保养暴露地点，以便记录试样的一般状态。应定期检查和保养暴露地点，以便记录试样的一般状态。v5 5性能变化的测定性能变化的测定v测试时要按照状态调节要求的期间尽快进行测试，并记录暴露终止和测测试时要按照状态调节要求的期间尽快进行测试，并记录暴露终止和测试开始之间的时间间隔。试开始之间的时间间隔。第七章塑料老化性能测试v（四）试验结果的表示
22、（四）试验结果的表示气候类型气候类型特特 征征地区地区热带气候热带气候气候炎热，温度大；年太阳辐射总量气候炎热，温度大；年太阳辐射总量540054005800MJ/m5800MJ/m2 2；年积温；年积温80008000，年降水量，年降水量1500mm1500mm雷州半岛以南、海南岛、台雷州半岛以南、海南岛、台湾南部等地湾南部等地亚热带气候亚热带气候湿热程度亚于热带，阴雨天多；年太阳辐射湿热程度亚于热带，阴雨天多；年太阳辐射总量总量330033005000MJ/m5000MJ/m2 2；年积温；年积温8000800045004500，年降水量，年降水量100010001500mm1500mm长
23、江流域以南、四川盆地、长江流域以南、四川盆地、台湾北部等地台湾北部等地温带气候温带气候气候温和，没有湿热月；年太阳辐射总量气候温和，没有湿热月；年太阳辐射总量460046005800MJ/m5800MJ/m2 2；年积温；年积温4500450016001600，年降水量年降水量600600700mm700mm秦岭、淮河以北秦岭、淮河以北黄河流域黄河流域东北南部等地东北南部等地寒温带气候寒温带气候气候寒冷，冬季长；年太阳辐射总量气候寒冷，冬季长；年太阳辐射总量460046005800MJ/m5800MJ/m2 2；年积温；年积温16001600，年降水量，年降水量400400600mm600mm
24、东北北部、内蒙古北部、新东北北部、内蒙古北部、新疆北部部分地区疆北部部分地区高原气候高原气候气候变化大，气压低，紫外辐射强烈气候变化大，气压低，紫外辐射强烈年太阳辐射总量年太阳辐射总量670067009200MJ/m9200MJ/m2 2年积温年积温20002000，年降水量，年降水量400mm400mm青海、西藏等地青海、西藏等地沙漠气候沙漠气候气候极端干燥，风沙大，夏热冬冷，温差大；气候极端干燥，风沙大，夏热冬冷，温差大；年太阳辐射总量年太阳辐射总量630063006700MJ/m6700MJ/m2 2；年积；年积温温40004000，年降水量，年降水量100mm100mm新疆南部塔里木盆
25、地新疆南部塔里木盆地内蒙西部等沙漠地氏内蒙西部等沙漠地氏第七章塑料老化性能测试（五）影响因素（五）影响因素v1 1暴露场地、气候区域的影响暴露场地、气候区域的影响v自然老化试验应尽可能选与使用条件接近的场地进行，需要自然老化试验应尽可能选与使用条件接近的场地进行，需要时应在各种不同气候环境地区的场地进行。时应在各种不同气候环境地区的场地进行。v2 2开始曝露季节与曝露角的影响开始曝露季节与曝露角的影响 v少于一年暴露实验，结果取决于进行暴露季节，较长的暴露少于一年暴露实验，结果取决于进行暴露季节，较长的暴露阶段，季节的影响被均化，但结果仍取决于开始暴露的季节。阶段，季节的影响被均化，但结果仍取
26、决于开始暴露的季节。v3 3使用的蓝色羊毛标准测量光能量的影响使用的蓝色羊毛标准测量光能量的影响 v塑料比常规的纺织物光加速试验需更长暴露时间塑料比常规的纺织物光加速试验需更长暴露时间,蓝色羊毛蓝色羊毛标准和塑料对光敏感性存在差异。标准和塑料对光敏感性存在差异。v4 4测试性能测试性能 v要按选定的每项性能指标和每一个暴露角来确定耐候性。要按选定的每项性能指标和每一个暴露角来确定耐候性。第七章塑料老化性能测试二、海水暴露试验二、海水暴露试验v海水是一种非常复杂的海水是一种非常复杂的多组分水溶液多组分水溶液，溶解有机物、含有悬，溶解有机物、含有悬浮泥沙、气体、生物及腐败有机物等；海水有海浪冲击和
27、潮浮泥沙、气体、生物及腐败有机物等；海水有海浪冲击和潮流涌动、海洋气候条件也变幻莫测。流涌动、海洋气候条件也变幻莫测。v这些因素都影响材料的环境适应性。这些影响在不同海域、这些因素都影响材料的环境适应性。这些影响在不同海域、不同地区其综合作用又各不相同。不同地区其综合作用又各不相同。v海水暴露试验就是把试样暴露于不同的海洋环境区带中，一海水暴露试验就是把试样暴露于不同的海洋环境区带中，一定时间后，通过测定材料暴露前后性能的变化确定材料的耐定时间后，通过测定材料暴露前后性能的变化确定材料的耐候性。候性。v海水暴露试验对研究环境条件对材料的影响、评价材料的环海水暴露试验对研究环境条件对材料的影响、
28、评价材料的环境适应性，推算使用寿命具有突出的现实意义。境适应性，推算使用寿命具有突出的现实意义。第七章塑料老化性能测试（一）试验环境的选择（一）试验环境的选择v试验环境应选在代表性的地区海域，其海水环境因素应能试验环境应选在代表性的地区海域，其海水环境因素应能代表该海域的环境条件。代表该海域的环境条件。v水质干净，无明显污染；水质干净，无明显污染；v防止大浪冲击，中潮位波高小于防止大浪冲击，中潮位波高小于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；v附近无大的河口，防止大量淡水注入；附近无大的河口，防止大量淡水注入；v随季节有
29、一定温差，海生物生长有变化，无冰冻期；随季节有一定温差，海生物生长有变化，无冰冻期；v具有进行各种海水试验的良好环境条件；具有进行各种海水试验的良好环境条件；v目前，海水暴露试验场地多建在海湾或海岛海边，一般无目前，海水暴露试验场地多建在海湾或海岛海边，一般无特殊目的不要建在易受污染的港口码头附近。特殊目的不要建在易受污染的港口码头附近。第七章塑料老化性能测试v（二）试验分类（二）试验分类v按环境区带的不同特点，可将海水暴露试验分为：按环境区带的不同特点，可将海水暴露试验分为：v海面大气暴露试验；海面大气暴露试验；v海洋飞溅区暴露试验；海洋飞溅区暴露试验；v海洋潮差区暴露试验；海洋潮差区暴露试
30、验；v海水（深海、浅海）全浸区暴露试验；海水（深海、浅海）全浸区暴露试验；v海泥区暴露试验；海泥区暴露试验；v长尺试验。长尺试验。v目前我国已经开展了海面大气、飞溅、潮差和全浸暴露试验，也开展了目前我国已经开展了海面大气、飞溅、潮差和全浸暴露试验，也开展了少量长尺试验研究。少量长尺试验研究。v美国用深潜装置在加复杂福尼亚附近太平洋海域开展了深达美国用深潜装置在加复杂福尼亚附近太平洋海域开展了深达1800m1800m的深的深海环境试验海环境试验第七章塑料老化性能测试v（三）试验场地（三）试验场地v试验场地有海面平台、码头、栈桥等。试验场地有海面平台、码头、栈桥等。v浮动式试验场地有舰船、浮筏、浮
31、筒等。浮动式试验场地有舰船、浮筏、浮筒等。v试验场地应有足够的空间放置暴露、贮存试验装置和环境因试验场地应有足够的空间放置暴露、贮存试验装置和环境因素监测装置。素监测装置。图为多种试样在舰图为多种试样在舰船上进行暴露试验的船上进行暴露试验的情况情况 第七章塑料老化性能测试（四）试验设施（四）试验设施v1 1试验暴露架试验暴露架v海面大气区推荐使用户外固定式大气暴露架；海面大气区推荐使用户外固定式大气暴露架；v在飞溅和潮差区，对于平板试样，推荐使用棚栏式挂片架；在飞溅和潮差区，对于平板试样，推荐使用棚栏式挂片架；v全浸区使用吊笼式试验装置。全浸区使用吊笼式试验装置。v大气区固定方式，可以直接牢固
32、安装在试验场所内，大气区固定方式，可以直接牢固安装在试验场所内，v飞溅区的试验架可采用升降式或挂式固定在试验场地上。飞溅区的试验架可采用升降式或挂式固定在试验场地上。v2 2环境因素监测设备和仪器环境因素监测设备和仪器v气象因素的测定仪器、海水温度测试仪、测定大气成分和海气象因素的测定仪器、海水温度测试仪、测定大气成分和海水性能的取样器及海水环境因素检测设备和仪器等。水性能的取样器及海水环境因素检测设备和仪器等。v3 3其他其他v如大型海面平台，舰船，可仿照陆地环境建造棚库工船舱、如大型海面平台，舰船，可仿照陆地环境建造棚库工船舱、集装箱进行贮存试验或棚、库暴露试验及其相关研究。集装箱进行贮存
33、试验或棚、库暴露试验及其相关研究。第七章塑料老化性能测试v（五）试样固定方式（五）试样固定方式v试样有两种固定方式，即试样有两种固定方式，即串挂法串挂法和和单挂法单挂法。v串挂法是用物全浸、潮差试样串挂法是用物全浸、潮差试样v单挂法用于飞溅区和长尺连接试样。单挂法用于飞溅区和长尺连接试样。海水全浸试验的框架和吊笼海水全浸试验的框架和吊笼 海水间浸试验的框架和平台海水间浸试验的框架和平台 第七章塑料老化性能测试三、土壤现场埋设试验三、土壤现场埋设试验v是在室外的土壤中埋设各种不同尺寸、不同材料试件，根据是在室外的土壤中埋设各种不同尺寸、不同材料试件，根据试验目的和规定，按试验周期进行土壤环境因素
34、测量、材料试验目的和规定，按试验周期进行土壤环境因素测量、材料试件的性能测试和研究。试件的性能测试和研究。v1 1试验目的试验目的v该类试验主要针对材料和地下工程设施在土壤中的腐蚀进行考核和研究。该类试验主要针对材料和地下工程设施在土壤中的腐蚀进行考核和研究。v研究各类土壤的腐蚀性，为工程实施提供防护依据；研究各类土壤的腐蚀性，为工程实施提供防护依据；v研究材料及地下设施在土壤中的性能变化规律性；研究材料及地下设施在土壤中的性能变化规律性；v研究土壤腐蚀的主要环境因素及其规律；研究土壤腐蚀的主要环境因素及其规律；v研究土壤环境试验技术；研究土壤环境试验技术；v为实验室模拟试验方法提供对比数据。
35、为实验室模拟试验方法提供对比数据。第七章塑料老化性能测试v2 2试验场地的选择试验场地的选择v场地选在场地选在能代表土壤类型能代表土壤类型的环境和地区，根据土壤分类的土的环境和地区，根据土壤分类的土壤类型、理化性质、地区气候条件、地下建筑物的发展状况、壤类型、理化性质、地区气候条件、地下建筑物的发展状况、交通及管理的方便条件等选择。交通及管理的方便条件等选择。v3 3试验试验v（1 1）在试验场地内开挖埋藏试样坑，坑的大小也随试样大）在试验场地内开挖埋藏试样坑，坑的大小也随试样大小、数量而定；小、数量而定；v（2 2）挖出来的土按土壤层次放置，回填时按原层次回填，）挖出来的土按土壤层次放置，回
36、填时按原层次回填，力求回填土的厚度与密度和原地相同。力求回填土的厚度与密度和原地相同。v（3 3）根据试样的类别、种类、数量，把试样有序地投放在）根据试样的类别、种类、数量，把试样有序地投放在坑内。坑内。v（4 4）回填前必须绘出试样位置图或照相，投试完成后，应）回填前必须绘出试样位置图或照相，投试完成后，应在试坑四周设立永久性标志，绘制出现所在地区的方位。在试坑四周设立永久性标志，绘制出现所在地区的方位。第七章塑料老化性能测试v4 4试样的开挖试样的开挖v根据试验取样周期，对试样进行开挖；根据试验取样周期，对试样进行开挖；v开挖时应把试样上部土壤除去，同时测量氧化还原电位；开挖时应把试样上部
37、土壤除去，同时测量氧化还原电位；v按要求进行取样、记录，采集土样用于理化和微生物分析；按要求进行取样、记录，采集土样用于理化和微生物分析；v对试样外观状况初步观察、记录，并包装试样；对试样外观状况初步观察、记录，并包装试样；v运到指定地点进行性能测试和分析。运到指定地点进行性能测试和分析。v5 5试样性能测试和分析试样性能测试和分析v清除试件表面的泥土，进行外观检查，进行各项参数和性能清除试件表面的泥土，进行外观检查，进行各项参数和性能测试。测试。v对于电缆和光缆试样，一般进行外护层吸水率、拉伸强度、体积电阻系数、介质损耗正切值和介电系数及力学性能的测试。并进行外护层试样工频击穿强度和耐电压试
38、验 第七章塑料老化性能测试第三节第三节 热老化试验热老化试验第七章塑料老化性能测试一、常压法热老化实验一、常压法热老化实验v常压法热老化实验又称为热空常压法热老化实验又称为热空气曝露试验，是用于评定材料气曝露试验，是用于评定材料耐热老化性能的一种简便的人耐热老化性能的一种简便的人工模拟加速环境试验方法，能工模拟加速环境试验方法，能在较短时间内评定材料对高温在较短时间内评定材料对高温的适应性。的适应性。vGB/T 7141-92GB/T 7141-92塑料热空气暴露塑料热空气暴露试验方法。试验方法。第七章塑料老化性能测试（一）原理与方法要点（一）原理与方法要点v将塑料试样置于给定条件（温将塑料试
39、样置于给定条件（温度、风速、换气率等）的热老度、风速、换气率等）的热老化试验箱中，使其经受热和氧化试验箱中，使其经受热和氧的加速老化作用。的加速老化作用。v通过检测暴露前后性能的变化，通过检测暴露前后性能的变化，评定塑料的耐热老化性能。评定塑料的耐热老化性能。v1 1试验装置试验装置第七章塑料老化性能测试v2 2试样试样v试样的形状与尺寸应符合有关塑料性能检测方法的规定。试样的形状与尺寸应符合有关塑料性能检测方法的规定。每周期每组试样一般不少于每周期每组试样一般不少于5 5个，试验周期数根据检测项目个，试验周期数根据检测项目而定，一般不少于而定，一般不少于5 5个。个。v3 3试验条件试验条件
40、v试样在标准环境（正常偏差范围）中进行试样在标准环境（正常偏差范围）中进行状态调节状态调节；v试验温度试验温度根据材料的使用要求和试验目的确定；根据材料的使用要求和试验目的确定；v温度均匀性温度均匀性要求温度分布的偏差要求温度分布的偏差1%1%（试验温度）；（试验温度）；v平均风速平均风速在在0.50.51.0m/s1.0m/s内选取，允许偏差为内选取，允许偏差为20%20%；v换气率换气率根据试样的特性和数量在根据试样的特性和数量在1 1100100次次/h h内选取；内选取；v试验周期及期限试验周期及期限按预定目的确定取样周期数及时间间隔，按预定目的确定取样周期数及时间间隔，也可根据性能变
41、化加以以调整。也可根据性能变化加以以调整。第七章塑料老化性能测试v（二）试验步骤（二）试验步骤v1 1调节试验箱调节试验箱v试验箱温度：温度测量点共试验箱温度：温度测量点共9 9点点,将温度升到试验温度，恒温将温度升到试验温度，恒温1 1小时以上，至温度达到稳定状态后开始测定。每隔小时以上，至温度达到稳定状态后开始测定。每隔5 5分钟记录温分钟记录温度读数，共度读数，共5 5次。计算这次。计算这4545个读数的平均值作为箱温。个读数的平均值作为箱温。v试验箱风速：以测定风速时的室温作为测定温度，测定各点风试验箱风速：以测定风速时的室温作为测定温度，测定各点风速后，计算速后，计算2727点测定位
42、置的风速平均值作为试验箱的平均风速。点测定位置的风速平均值作为试验箱的平均风速。v试验箱换气率：调节进出气门的位置，到换气率达到所需要求。试验箱换气率：调节进出气门的位置，到换气率达到所需要求。v2 2安置试样安置试样 v试样编号、测量尺寸，将试样挂置于试验箱的网板或试样架上。试样编号、测量尺寸，将试样挂置于试验箱的网板或试样架上。v3 3升温计时升温计时 v将试样置于常温的试验箱中，逐渐升温到规定温度后开始计时。将试样置于常温的试验箱中，逐渐升温到规定温度后开始计时。v4 4周期取样及性能测试周期取样及性能测试第七章塑料老化性能测试v（三）结果表示（三）结果表示v1 1性能评定性能评定 v应
43、选择对塑料材料应用最适宜或反映应选择对塑料材料应用最适宜或反映老化变化较敏感的一种或几种性能的老化变化较敏感的一种或几种性能的变化来评定其热老化性能：变化来评定其热老化性能：v通过目测，外观变化；通过目测，外观变化；v质量（重量）变化；质量（重量）变化；v力学性能变化；力学性能变化；v光学性能变化；光学性能变化；v电性能变化；电性能变化；v其他性能变化。其他性能变化。v2 2结果表示结果表示v试验结果应包括试样暴露前后各周期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性能的测定值、保持率或变化百分率等。等。第七章塑料老化性能测试v（四）影响因素（四）影响因素v1 1试验温度
44、选择试验温度选择 v原则：在不造成严重变形、不改变老化反应历程的前提下，原则：在不造成严重变形、不改变老化反应历程的前提下，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。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。通常选取的温度上限：对热塑性塑料应低于软化点，热固性塑料应低于通常选取的温度上限：对热塑性塑料应低于软化点，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温度。温度下限。其热变形温度；易分解的塑料应低于其分解温度。温度下限。v2 2试验箱温度变动、风速、换气率的影响试验箱温度变动、风速、换气率的影响 v温度的变动是影响热老化结果最重要的因素温度的变动是影响热
45、老化结果最重要的因素v风速对热交换率影响明显风速对热交换率影响明显v尽可能用小的换气率尽可能用小的换气率v3 3试样放置试样放置v4 4评定指标的选择评定指标的选择 第七章塑料老化性能测试二、高压氧和高压空气热老化试验二、高压氧和高压空气热老化试验v介绍硫化橡胶热氧老化介绍硫化橡胶热氧老化试验方法试验方法管式仪法管式仪法 v（一）原理及试验要点（一）原理及试验要点v试验原理试验原理:将试样暴露在高将试样暴露在高温和高压氧气的环境中，温和高压氧气的环境中，老化后测定其性能，并与老化后测定其性能，并与未老化试样的性能做比较。未老化试样的性能做比较。第七章塑料老化性能测试v1 1试验装置：试验装置：
46、v管式仪由管式仪由氧气压力容器氧气压力容器、加热介质加热介质和和恒温控制器恒温控制器等组成。等组成。v氧气压力容器氧气压力容器v是试样进行热氧老化试验的空间，是用不锈钢制成的试管式是试样进行热氧老化试验的空间，是用不锈钢制成的试管式容器，能保持加压氧气环境，设有放置试样的吊架。容器，能保持加压氧气环境，设有放置试样的吊架。v恒温器恒温器v是由加热装置（例如铝浴）、恒温控制系统和超温报警器组是由加热装置（例如铝浴）、恒温控制系统和超温报警器组成。在放置氧气压力容器附近设有测量温度装置。在通入氧成。在放置氧气压力容器附近设有测量温度装置。在通入氧气管道上装有测量试验容器内氧气压力的压力表。气管道上
47、装有测量试验容器内氧气压力的压力表。v加热介质加热介质v可选用如水、空气或铝，油或者可燃液体不应作为加热介质可选用如水、空气或铝，油或者可燃液体不应作为加热介质使用。使用。第七章塑料老化性能测试v2试样试样v试样的制备应符合试样的制备应符合 GB/T13939-1992的有关规定。的有关规定。v只有规格相同的试样才能做比较。只有规格相同的试样才能做比较。v测定老化前和老化后性能的试样都不应少于测定老化前和老化后性能的试样都不应少于3个。个。v试样在测试前应按有关规定进行状态调节。试样在测试前应按有关规定进行状态调节。v3试验条件试验条件v试验温度一般用试验温度一般用701。v根据材料的特性和应
48、用场合，也可用根据材料的特性和应用场合，也可用801或其他温度；或其他温度；v试验压力，氧气压力容器中氧气的压力应为试验压力，氧气压力容器中氧气的压力应为2.10.1Mpa；v试验时间根据橡胶的老化速率加以选择，一般规定为试验时间根据橡胶的老化速率加以选择，一般规定为24h或或24h的倍数。的倍数。第七章塑料老化性能测试v（二）试验步骤（二）试验步骤v1 1安装试样安装试样v将试样按自由状态垂直挂在氧气压力容器内将试样按自由状态垂直挂在氧气压力容器内v为防止橡胶配合剂迁移污染，应避免不同配方试样在同一容为防止橡胶配合剂迁移污染，应避免不同配方试样在同一容器内进行试验。器内进行试验。v2 2仪器
49、预热、进行测试仪器预热、进行测试v接通电源，加热接通电源，加热,试验温度恒定时，充入氧气，开始计算老化试验温度恒定时，充入氧气，开始计算老化时间。时间。v试验达到规定时间，取出试样试验达到规定时间，取出试样v3 3状态调节状态调节v老化后的试样在测试性能前，应按有关规定进行状态调节。老化后的试样在测试性能前，应按有关规定进行状态调节。v4 4性能测试性能测试v试样进行性能测试，除非另有规定，一般测定拉伸强度、定试样进行性能测试，除非另有规定，一般测定拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率和硬度等性能。伸应力、扯断伸长率和硬度等性能。第七章塑料老化性能测试v（三）试验结果表示（三）试验结果表示v试验结果
50、以试样的性能百分率表示：试验结果以试样的性能百分率表示：硬度变化差值计算硬度变化差值计算 P P，试样性能变化百分率，；，试样性能变化百分率，；O O，未老化试样的性能初始值；，未老化试样的性能初始值；A A，老化，老化后试样的性能测定值。后试样的性能测定值。HPHP，老化后的试样硬度变化差值；，老化后的试样硬度变化差值；HOHO，未老化试样的硬度初始值；，未老化试样的硬度初始值；HAHA，老化后试样的硬度测定值。，老化后试样的硬度测定值。第七章塑料老化性能测试三、恒定湿热条件的曝露试验三、恒定湿热条件的曝露试验v在某些特定的环境中，如地下工厂、高湿热厂房、通风不在某些特定的环境中，如地下工厂
