簡(jiǎn)述高分子材料日常的老化試驗(yàn)種類

高分子材料是由千百個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成相對(duì)分子質(zhì)量特別大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)化合物 , 是由一類相對(duì)分子質(zhì)量很高的分子聚集而成的化合物 , 也稱為高分子、大分子等。一般把相對(duì)分子質(zhì)量高10000的分子稱為高分子。高分子通常由103個(gè)～105個(gè)原子以共價(jià)鍵連接而成。由于高分子多是由小分子通過(guò)聚合反應(yīng)而制得的，因此也常被稱為聚合物或高聚物 , 用于聚合的小分子則被稱為“單體”。

高分子材料往往由于生物霉菌、物理、化學(xué)、加工成型方法、組成高分子材料的基本成分、高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及配方條件等導(dǎo)致高分子材料的老化。高分子的老化失效問(wèn)題已成為限制高分子材料進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一,因此如何進(jìn)行高分子材料的老化性能試驗(yàn),如何評(píng)價(jià)高分子材料的老化性能成為高分子研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。

那么，我們?nèi)绾瘟私飧叻肿硬牧系哪屠匣阅苣?？目前zui有效的辦法就是通過(guò)各種高分子材料老化試驗(yàn)來(lái)考察高分子材料的老化性能，一般有如下試驗(yàn)：耐熱性試驗(yàn)、耐候性試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、抗霉試驗(yàn)、耐寒試驗(yàn)等 , 以正確評(píng)價(jià)高分子材料的老化性能 ,對(duì)高分子材料老化研究進(jìn)行了展望,以促進(jìn)高分子材料的應(yīng)用。

一、耐熱性試驗(yàn)——熱空氣老化箱

熱是促進(jìn)高聚物發(fā)生老化反應(yīng)的主要因素之一,熱可使高聚物分子發(fā)生鏈斷裂從而產(chǎn)生自由基 , 形成自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng) , 導(dǎo)致聚合物降解和交聯(lián)，性能劣化。烘箱法老化試驗(yàn)是耐熱性試驗(yàn)的常用方法 , 將試樣置于選定條件的熱烘箱內(nèi) , 周期性地檢查和測(cè)試試樣外觀和性能的變化,從而評(píng)價(jià)試樣的耐熱性。這種方法常用于塑料和橡膠,信息記錄介質(zhì)的耐熱試驗(yàn)也常采用此方法。

二、耐候性試驗(yàn)——紫外線加速老化試驗(yàn)箱、氙弧燈耐候試驗(yàn)箱

高分子材料 ( 或制品 ) 由于使用時(shí)會(huì)暴露于陽(yáng)光、風(fēng)雨、高溫、嚴(yán)寒等各種各樣的環(huán)境中 , 隨時(shí)間推移會(huì)引起物理及化學(xué)變化 ,從而使性能逐漸下降不能耐久使用。在自然環(huán)境下 , 材料究竟能使用多久,將其統(tǒng)稱為耐候性。在自然環(huán)境下評(píng)價(jià)高分子材料壽命的實(shí)驗(yàn)方法有室外老化試驗(yàn)及人工老化試驗(yàn)。室外老化試驗(yàn)是評(píng)價(jià)材料實(shí)用性zui適宜的方法 , 但引起高分子材料老化是熱、光、機(jī)械摩擦、化學(xué)藥品、微生物等因素的綜合作用,而其中日照量、風(fēng)雨等都是難以控制的氣候因素 , 因此試驗(yàn)周期比較長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)室模擬戶外氣候條件進(jìn)行加速老化試驗(yàn)是耐候性試驗(yàn)的重要方式。通常耐候性試驗(yàn)采用氣候老化試驗(yàn)箱 , 該裝置采用碳弧燈、氙燈或紫外熒光燈照射模擬日光的紫外線照射 , 周期性地向試樣噴撒鹽溶液來(lái)模擬降雨及鹽粒子的作用,多重環(huán)境因子的交替作用構(gòu)成試驗(yàn)過(guò)程。

三、濕熱試驗(yàn)——濕熱試驗(yàn)箱

在大氣環(huán)境下,溫度 (熱)和濕度 (水分)是客觀存在的因素。有些高分子材料是在高溫高濕的環(huán)境中存入、運(yùn)輸或使用的。因此 , 濕熱老化試驗(yàn)是具有一定的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工作。高溫下的水汽對(duì)高分子材料具有一定的滲透能力,在熱的作用下,這種滲透能力更強(qiáng) , 能夠滲透到材料體系內(nèi)部并積累起來(lái)形成水泡,從而降低了分子間的相互作用,導(dǎo)致材料的性能老化。濕熱老化試驗(yàn)一般使用濕熱試驗(yàn)箱 , 它能提供標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污染的大氣環(huán)境 (試驗(yàn)氣體由N₂ ,O₂ ,CO₂和水蒸氣組成) ,溫度為40℃～60℃ ,相對(duì)濕度90%RH以上。

四、抗霉試驗(yàn)——霉菌試驗(yàn)箱

霉菌是一種微生物,霉菌新陳代謝的排泄物 ( 有機(jī)酸 ) 會(huì)導(dǎo)致材料的失效。為了評(píng)價(jià)材料的長(zhǎng)霉程度 , 通常采用人工抗霉試驗(yàn)。霉菌試驗(yàn)常用的菌種有 : 黑曲霉、黃曲霉、雜色曲霉、青霉、球毛殼霉等。因?yàn)椴煌牧显馐艿角治g破壞的霉菌種類有所不同 ,所以對(duì)不同的高分子材料應(yīng)選用不同的試驗(yàn)菌種。人工抗霉試驗(yàn)的周期28d。目前常采用霉菌老化試驗(yàn)箱,該試驗(yàn)箱是在一定的溫濕度條件下通過(guò)培養(yǎng)真菌來(lái)試驗(yàn)高分子材料產(chǎn)品的抗菌老化能力。

五、耐寒試驗(yàn)——低溫試驗(yàn)箱

聚合物的耐寒性是指它抵抗低溫引起性能變化的能力，但環(huán)境溫度達(dá)到某一低溫區(qū)域 , 聚合物會(huì)脆化。低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)可以鑒定材料的低溫儲(chǔ)存特性。耐寒性與聚合物的鏈運(yùn)動(dòng)、大分子間的作用力和鏈的柔順性有關(guān),飽和聚合物的主鏈單鍵,由于分子鏈上沒(méi)有極性基或位阻大的取代基,柔順性好,耐寒性也好。反之,如果側(cè)基為位阻大的剛性取代基或者重度交聯(lián)的聚合物,耐寒性就較差。

六、鹽霧試驗(yàn)——鹽霧試驗(yàn)箱

當(dāng)鹽霧的微粒沉降附著在材料的表面上時(shí) , 便迅速吸潮溶解成氯化物的水溶液 , 在一定的溫濕條件下,溶液中的氯離子通過(guò)材料的微孔逐步滲透到內(nèi)部 , 引起材料的老化或金屬的腐蝕。鹽霧試驗(yàn)用來(lái)鑒定材料的防電化學(xué)腐蝕的性能。該試驗(yàn)可采用Prohesion型試驗(yàn)箱作為主體設(shè)備,即復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的試驗(yàn)的加速劑為5%的NaCl溶液。試樣首先在鹽霧氛圍中暴露1h , 然后在40℃下通入空氣干燥1h , 這兩部分構(gòu)成一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)。通常試驗(yàn)溫度為35℃～55℃ ;pH值為6.5～7.2; 濕度不小于90%RH;鹽霧沉降量為2h 1mL/80cm～2mL/80cm 。根據(jù)試驗(yàn)需要可采取連續(xù)或周期噴霧。