高分子塑料材料做實(shí)驗(yàn)室加速老化與自然暴露試驗(yàn)的意義

          為什么要對橡塑材料做老化實(shí)驗(yàn)?

           塑料制品在戶外使用時(shí),由于受到諸多環(huán)境因素如太陽輻射、氧氣、臭氧、溫濕度及微生物等的作用,往往會出現(xiàn)變色、粉化、裂紋及霉變等老化現(xiàn)象,影響其使用壽命。因此,對塑料制品進(jìn)行環(huán)境耐候性評估是材料可靠性研究的重要一環(huán),可用于材料壽命的評估。

          常用的耐候性評估方法主要有:自然暴露(曬場)及實(shí)驗(yàn)室加速老化(氙燈暴露、碳弧燈暴露、熒光紫外燈暴露及金屬鹵素?zé)舯┞兜龋?/span>。自然暴露能較為真實(shí)的反映塑料制品的耐候性,但自然暴露周期往往為數(shù)月甚至數(shù)年,同時(shí)受地域不同地球緯度不同、非穩(wěn)性天氣環(huán)境變化等,會大大影響產(chǎn)品的開發(fā)周期及實(shí)驗(yàn)結(jié)果;而實(shí)驗(yàn)室加速老化能快速反映某種穩(wěn)定工況下的材料耐候性優(yōu)劣,但由于其工況與材料實(shí)際使用環(huán)境存在差異,材料在實(shí)際使用中是否會出現(xiàn)與加速老化一致或相近的老化現(xiàn)象,有著較大的不確定性。

         實(shí)驗(yàn)室加速老化常見測試參數(shù)及影響因子:

    考察指標(biāo):1、直觀參數(shù):色度、粉化、裂紋及霉變;2、物理性能參數(shù):沖擊強(qiáng)度、熔融指數(shù);

    測試參數(shù)影響因子:

    1、氙燈暴露/熒光紫外燈暴露----燈型、暴露時(shí)間(干燥時(shí)間、噴水時(shí)間)、輻照度、溫濕度;

    2、自然暴露----地域場地、朝向角度;

    實(shí)驗(yàn)室加速老化與自然暴露相關(guān)性

    實(shí)驗(yàn)室加速老化與自然暴露相關(guān)性可以用spearman相關(guān)系數(shù)(以下簡稱相關(guān)系數(shù))來體現(xiàn),相關(guān)系數(shù)rs計(jì)算公式如式(1)所示。

    式中,di表示同一樣品耐候性優(yōu)劣的排序之差,n表示樣品個(gè)數(shù)。

    根據(jù)式1計(jì)算氙燈、熒光紫外燈暴露分別暴露7天及14天與自然暴露28天、42天、56天及90天的關(guān)聯(lián)系數(shù),結(jié)果分別見表4、表5。


    表4氙燈暴露與自然暴露相關(guān)系數(shù)

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

    表5熒光紫外燈暴露與自然暴露相關(guān)系數(shù)

    rS28天自然暴露42天自然暴露56天自然暴露90天自然暴露
    熒光紫外燈暴露7天0.800 0.920 0.923 0.966 
    熒光紫外燈暴露14天0.696 0.950 0.943 0.992 

    由表1及表2可以看到,對于本試驗(yàn)的ABS樣品,氙燈暴露14天與自然暴露42天、56天、90天相關(guān)系數(shù)均在0.8以上,相關(guān)性良好;熒光紫外燈暴露14天與戶外自然暴露42天、56天、90天相關(guān)系數(shù)均在0.93以上,相關(guān)性較高;而其他階段相關(guān)系數(shù)相對較低。這與ABS在不同老化階段反應(yīng)速率不一致有關(guān),只有在特定老化階段、反應(yīng)速率相近的老化過程中,實(shí)驗(yàn)室加速老化才表現(xiàn)出與自然暴露較好的相關(guān)性。因此在討論相關(guān)性時(shí),選擇合適的老化階段尤為重要。




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