模擬環(huán)境試驗室 設備 材料老化術語

模擬環(huán)境試驗室 設備 材料老化術語

老化（aging）

老化為聚合物性能由好變壞過程一個專業(yè)性名詞，定義為：隨時間推移，材料廠中發(fā)生的各種不可逆的化學和物理變化過程的總稱。老化可分為化學老化與物理老化兩種類型。物理老化是可逆性的變化；化學老化是不可逆的變化。

物理老化不涉及聚合物分子結構的變化，它僅僅是由于物理作用而發(fā)生的變化（見物理老化條目）。

化學老化是指聚合物（包括塑料、橡膠、纖維、粘和劑）在加工、貯存、運輸和使用過程中，要經受各種外界環(huán)境因素，如熱、光照、氧、臭氧、濕氣、空氣中的污染物、機械應力、高能輻射以及聚合物本身內在因素的影響，使聚合物的優(yōu)良性能下降，zui后喪失使用價值。這種現(xiàn)象稱為化學老化，或者就簡稱老化。
                               

臭氧老化箱

臭氧老箱是專為聚合物材料進行臭氧老化試驗而設計制造的箱式裝置。它可以模擬并加速大氣臭氧老化條件，可以在較短時間獲得近似于實際使用的或重現(xiàn)的試驗結果。臭氧老化箱一般由三大部分組成，即：臭氧發(fā)生裝置系統(tǒng)，試樣老化箱室和臭氧濃度測定、調控系統(tǒng)。

（1） 臭氧發(fā)生裝置系統(tǒng)。主要包括臭氧發(fā)生器、空氣凈化裝置、熱交換器和氣流控制系統(tǒng)等部件。臭氧發(fā)生器可以采用紫外光燈或者高壓無聲放電管。紫外光燈可以在空氣中獲得穩(wěn)定而較低濃度的臭氧，高壓無聲放電管則可獲得較高濃度的臭氧。當使用無聲放電管時，為了避免對試驗有影響的氮氧化合物生成，首先需進行凈化。臭氧化的空氣需經熱交換后才能輸入試樣老化室中。

（2） 試樣老化箱室。箱室是封閉式的、無光照的（除間歇照明外）。箱門上開設一個可以觀察試樣表面的窗口。箱室內壁、導管、試樣夾具和結構材料等應采用不易分解臭氧的和不銹或防腐的惰性材料來制造。試樣夾具和框架裝配在可作旋轉運動或往復運動的機械裝置上，機械裝置則以恒速的電動機來驅動。必要時還可以安裝定時裝置。

（3） 臭氧濃度測定、調控裝置。此裝置有自動化的和非自動化的。臭氧濃度的測定方法有化學分析法、電化學法、光化學法或紫外線吸收法等?；瘜W分析法配備有臭氧吸收瓶和化學滴定溶液、儀器等設施。電化學法配備有噴霧器等電化學測定裝置。紫外線吸收法則配備有自動控制和記錄顯示臭氧濃度等裝置。用紫外光源或碘化鉀溶液電門巴的變化，可以通過調節(jié)臭氧發(fā)生器上的電壓大小、氣體流速、屏蔽紫外燈管的長度和燈數(shù)平控制臭氧濃度；而使用高壓放電管時，則用調節(jié)發(fā)生器上的電壓、電極尺寸或管數(shù)、氧氣流速以及稀釋空氣等方法來調節(jié)臭氧濃度。

臭氧老化箱有用于靜態(tài)應變試驗的，也有用于動枋試驗的，還有兩種試驗均可用的。但其要求必需符合國家標準或國際標準的有關規(guī)定。

臭氧老化箱因使用比較普遍，故其型號較多，國內外都有不盡相同形式的產品，如國產的QL型，日本的OMS-LVCR、OMS-1VCR、UVC系列，英國的PC5型，聯(lián)邦德國的VOK型等。

臭氧穩(wěn)定性

這是指聚合物材料對臭氧的化學作用強弱與否，是否穩(wěn)定。聚合物對臭氧的化學穩(wěn)定性一般分為三類：一類是不穩(wěn)定的。這類是以烯烴類為主聚膈的，或含較多雙鍵結構的聚合物，例如丁二烯類聚合物，聚異戊二烯類橡膠等。由于這類聚全物含有較多的雙鍵，所以很易與臭氧進行化學反應，這方面可見臭氧老化機理部分所述的，特別是處于應力應變狀態(tài)時，這類聚合物很易被臭氧作用而老化，表面發(fā)生臭氧龜裂，使用性能降低、變劣；二類是中等穩(wěn)定的。

這類是含較少雙鍵的或引入鹵原子和極性基團的聚合物，例如異丁烯與少量異戊二烯的高聚物（丁基橡膠），氯丁二烯聚合物（氯丁橡膠）等。由于這類聚合物的雙鍵減少，故與臭氧的作用減少；由于氯原子的引入，也就延遲了臭氧化的反應。臭氧的化合速度是依下列基團的次序遞減的：C6H6＞C6H5F＞C6H5C1及C5H5CH3＞C6H5CH2C1＞C6H5CHC12＞C6H5CC13?？梢姌O性基團的引入可以降低與臭氧的化學反應；三類是特別穩(wěn)定的。

這類是飽和結構或不含雙鍵盤的聚合物，例如含碳氟鍵的氟橡膠，含硅氧鍵（Si-O）的硅橡膠，飽和碳碳鍵（C-C）的乙丙橡膠和側鏈中含有氯磺?；?SO2C1）的飽和橡膠—氯磺化聚乙烯等腰三角形都對臭氧特別穩(wěn)定，能經受住高濃度的臭氧長時間表的作用，而且其表面不易發(fā)生臭氧龜裂。這是由于這類聚合物沒有雙鍵結構，因而不引起臭氧與之反應。對于不穩(wěn)定的聚合物可以通過幾種途徑提高其臭氧穩(wěn)定性。

一種是通過改性以降低聚合物的不飽和度或減少雙鍵的含苞欲放量。例如用氧化表面層，或氫化，或氯化等腰三角形方法都可以降低聚合物的不飽和度。一種是采用與特別穩(wěn)定的聚合物并用的方法，也可以減少雙鍵的含量，從而提高耐臭氧的穩(wěn)定性。另一種就是在聚合物中添加臭氧穩(wěn)定劑或防護臭氧作用的物質，能有效地提高其臭氧穩(wěn)定性。這些物質就是抗臭氧老化劑，例如物理抗臭氧劑有石蠟、地蠟等蠟類，化學抗臭氧劑有對苯二胺衍生物和酮一胺反應生成物等。