高分子塑料材料做实验室加速老化与自然暴露试验的意义

时间:2024-05-24浏览数:89

      为什么要对橡塑材料做老化实验?

       塑料制品在户外使用时,由于受到诸多环境因素如太阳辐射、氧气、臭氧、温湿度及微生物等的作用,往往会出现变色、粉化、裂纹及霉变等老化现象,影响其使用寿命。因此,对塑料制品进行环境耐候性评估是材料可靠性研究的重要一环,可用于材料寿命的评估。

      常用的耐候性评估方法主要有:自然暴露(晒场)及实验室加速老化(氙灯暴露、碳弧灯暴露、荧光紫外灯暴露及金属卤素灯暴露等)。自然暴露能较为真实的反映塑料制品的耐候性,但自然暴露周期往往为数月甚至数年,同时受地域不同地球纬度不同、非稳性天气环境变化等,会大大影响产品的开发周期及实验结果;而实验室加速老化能快速反映某种稳定工况下的材料耐候性优劣,但由于其工况与材料实际使用环境存在差异,材料在实际使用中是否会出现与加速老化一致或相近的老化现象,有着较大的不确定性。

     实验室加速老化常见测试参数及影响因子:

考察指标:1、直观参数:色度、粉化、裂纹及霉变;2、物理性能参数:冲击强度、熔融指数;

测试参数影响因子:

1、氙灯暴露/荧光紫外灯暴露----灯型、暴露时间(干燥时间、喷水时间)、辐照度、温湿度;

2、自然暴露----地域场地、朝向角度;

实验室加速老化与自然暴露相关性

实验室加速老化与自然暴露相关性可以用spearman相关系数(以下简称相关系数)来体现,相关系数rs计算公式如式(1)所示。

式中,di表示同一样品耐候性优劣的排序之差,n表示样品个数。

根据式1计算氙灯、荧光紫外灯暴露分别暴露7天及14天与自然暴露28天、42天、56天及90天的关联系数,结果分别见表4、表5。


表4氙灯暴露与自然暴露相关系数

rS28天自然暴露42天自然暴露56天自然暴露90天自然暴露
氙灯暴露7天0.780 0.820 0.840 0.705 
氙灯暴露14天0.680 0.890 0.941 0.821 

表5荧光紫外灯暴露与自然暴露相关系数

rS28天自然暴露42天自然暴露56天自然暴露90天自然暴露
荧光紫外灯暴露7天0.800 0.920 0.923 0.966 
荧光紫外灯暴露14天0.696 0.950 0.943 0.992 

由表1及表2可以看到,对于本试验的ABS样品,氙灯暴露14天与自然暴露42天、56天、90天相关系数均在0.8以上,相关性良好;荧光紫外灯暴露14天与户外自然暴露42天、56天、90天相关系数均在0.93以上,相关性极高;而其他阶段相关系数相对较低。这与ABS在不同老化阶段反应速率不一致有关,只有在特定老化阶段、反应速率相近的老化过程中,实验室加速老化才表现出与自然暴露较好的相关性。因此在讨论相关性时,选择合适的老化阶段尤为重要。




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