第八章老化性能测试-广东轻工职业技术学院

1、第八章第八章 老化性能测试老化性能测试学习目的与要求学习目的与要求u掌握塑料的自然老化和各种人工气候老化实验的原掌握塑料的自然老化和各种人工气候老化实验的原理及测试方法，掌握正确的实验步骤。理及测试方法，掌握正确的实验步骤。u了解热老化试验箱、湿热老化箱等测试仪器的性能了解热老化试验箱、湿热老化箱等测试仪器的性能构造及测试条件。构造及测试条件。u能正确地进行数据处理，能简单地分析测试中的影能正确地进行数据处理，能简单地分析测试中的影响因素。响因素。一、基本概念一、基本概念什么是塑料的老化？什么是塑料的老化？l塑料在加工、贮存和使用过程中，由于自身的因素加上外界光、热、塑料在加工、贮存和使用过程

2、中，由于自身的因素加上外界光、热、氧、水、机械应力以及微生物等作用，引起化学结构的变化和破坏，氧、水、机械应力以及微生物等作用，引起化学结构的变化和破坏，逐渐失去原有的优良性能，这就是所谓的逐渐失去原有的优良性能，这就是所谓的塑料老化塑料老化。塑料老化塑料老化主要表现？主要表现？l外观上：变色、失光、龟裂甚至粉碎外观上：变色、失光、龟裂甚至粉碎l物理化学性能，如力学性能、电性能改变（降低）等。物理化学性能，如力学性能、电性能改变（降低）等。老化性能试验目的？老化性能试验目的？l一方面检验防老化措施的效果，一方面检验防老化措施的效果，l另一方面能预测塑料的贮存和使用寿命。另一方面能预测塑料的贮存

3、和使用寿命。研究材料老化的意义研究材料老化的意义延长老化延长老化l使塑料在热加工过程中不降解或少降解，生产出合乎质量要求的制品使塑料在热加工过程中不降解或少降解，生产出合乎质量要求的制品来；推迟塑料制品的老化进程，延长其贮存期和使用寿命。来；推迟塑料制品的老化进程，延长其贮存期和使用寿命。l通常在塑料中加入热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等防老剂。通常在塑料中加入热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等防老剂。加速老化加速老化l降解塑料降解塑料塑料老化的试验方法分为两类塑料老化的试验方法分为两类l自然老化如自然气候曝露老化、埋地老化、海水浸泡老化等；如自然气候曝露老化、埋地老化、海水浸泡老化等；l人工老化：利用

4、模拟和强化自然环境或使用环境中的作用因素而进行利用模拟和强化自然环境或使用环境中的作用因素而进行人工热空气老化、人工气候曝露老化、盐雾老化、电化学老化人工热空气老化、人工气候曝露老化、盐雾老化、电化学老化第一节第一节 自然老化试验自然老化试验一、大气老化（暴露）试验一、大气老化（暴露）试验l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。评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。评价试样经过规定的暴露阶段后所产生的变化。价试样经过规定的暴露阶段后所产生的变化。l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大气老化试验比较近似于材料的实际使

5、用环境情况，对材料的耐候性评价是较为可靠的。是较为可靠的。lGB /T 36812000 塑料自然气候暴露试验方法。塑料自然气候暴露试验方法。（一）测试原理（一）测试原理l塑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塑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，受阳光、空气、温度等气候因素的综合作用，通过测定其理化性能来露，受阳光、空气、温度等气候因素的综合作用，通过测定其理化性能来评价塑料的耐候性。评价塑料的耐候性。l用于评定环境因素对塑料材料各种性能的作用。用于评定环境因素对塑料材料各种性能的作用。l自然气候的影响因素很多，其中对塑料老化起作用的主

6、要是阳光、空自然气候的影响因素很多，其中对塑料老化起作用的主要是阳光、空气（氧）、热、水和湿度五要素。气（氧）、热、水和湿度五要素。太阳光太阳光波长小于波长小于290nm短波的阳光，被高空臭氧层吸收短波的阳光，被高空臭氧层吸收.波长大于波长大于290nm的辐射到达地球表面。的辐射到达地球表面。l波长波长400700nm的可见光，对高聚物破坏作用较小。的可见光，对高聚物破坏作用较小。l波长波长290400nm的近紫外光对塑料有强烈的作用。的近紫外光对塑料有强烈的作用。阳光照射到高聚物上，阳光照射到高聚物上，l被高聚物吸收的光辐射能，则会引起化学反应。被高聚物吸收的光辐射能，则会引起化学反应。l引

7、起高聚物的老化。引起高聚物的老化。不同的高聚物对各种波长的光敏性不同。不同的高聚物对各种波长的光敏性不同。 一部分能量被一部分能量被吸收； 一部分能量被一部分能量被反射； 一部分能量一部分能量透过高聚物高聚物引起光老化的最敏感紫外光波长引起光老化的最敏感紫外光波长 老化的机理及影响因素老化的机理及影响因素高聚物的光老化是按自由基链式反应机理进行的高聚物的光老化是按自由基链式反应机理进行的l主要表现为光氧老化，与热氧老化类似。主要表现为光氧老化，与热氧老化类似。水和湿气对塑料的作用水和湿气对塑料的作用l物理作用，化学作用，或者这两者的综合。物理作用，化学作用，或者这两者的综合。雨水对塑料中的某些

8、助剂有萃取作用，加快了塑料的老化。雨水对塑料中的某些助剂有萃取作用，加快了塑料的老化。l高聚物中含有亲水基团、易水解基团，在光、氧、水的联合作用下，高聚物中含有亲水基团、易水解基团，在光、氧、水的联合作用下，分子的降解和水解反应就变得更快更复杂。分子的降解和水解反应就变得更快更复杂。试验中，气温变化对材料的老化影响也很大。试验中，气温变化对材料的老化影响也很大。白天与黑夜、阴天与晴天、冬季与夏季气温的差异很大，经常而突然白天与黑夜、阴天与晴天、冬季与夏季气温的差异很大，经常而突然的气候气温变化，加快了塑料老化进程。的气候气温变化，加快了塑料老化进程。（三）方法要点（三）方法要点按按 GB/T3

9、681 塑料自然气候曝露试验方法进行塑料自然气候曝露试验方法进行l将试样或能够由其切取试样的片材或其他形状的材料作为样品，将试样或能够由其切取试样的片材或其他形状的材料作为样品，l按规定暴露于自然环境中，在经规定暴露阶段后，将试样从暴露架按规定暴露于自然环境中，在经规定暴露阶段后，将试样从暴露架上取下，测定其光学、机械及其他有效性能的变化。上取下，测定其光学、机械及其他有效性能的变化。暴露阶段可以用时间间隔表示，或用太阳辐射量或太阳紫暴露阶段可以用时间间隔表示，或用太阳辐射量或太阳紫外辐射量表示。外辐射量表示。l当暴露的主要目的是测定耐光老化性能时，推荐用辐射量表示。当暴露的主要目的是测定耐光

10、老化性能时，推荐用辐射量表示。1试验装置试验装置1）试样架，框架、支持架和其他夹持装置，框架安装成规定的倾斜角）试样架，框架、支持架和其他夹持装置，框架安装成规定的倾斜角l由不影响试验结果的惰性材料制成，铝合金、不锈钢、陶瓷，木材。由不影响试验结果的惰性材料制成，铝合金、不锈钢、陶瓷，木材。l试样任何部分离地面或其他任何障碍物的距离都不小于试样任何部分离地面或其他任何障碍物的距离都不小于 0.5m 。l试样能自由收缩、翘曲和扩张。试样能自由收缩、翘曲和扩张。2）测量气象因素的仪器）测量气象因素的仪器l总日射表，直射日射表，应达到总日射表，直射日射表，应达到 WMO 规定的要求。规定的要求。l紫

11、外总日射表，紫外总日射表，应有一光谱通带，该通带的最大吸收位于应有一光谱通带，该通带的最大吸收位于 300 400nm 波段区波段区域的辐射，并应作余弦校正，以包括紫外天空辐射。域的辐射，并应作余弦校正，以包括紫外天空辐射。3）日晒牢度蓝色羊毛标准，）日晒牢度蓝色羊毛标准，l当用于确定暴露阶段时，应按照当用于确定暴露阶段时，应按照 GB / T 8426 的规定使用。的规定使用。2试试 样样按按GB/T 9352 、GB/T11997、GB/T17037 和和 1SO 25571 的标准规定制备试样，的标准规定制备试样，制备方法应与所测材料的加工方法接近。与所测材料的加工方法接近。l用一块薄片

12、或其他形状的样品进行暴露，在暴露后从样品上切取试样用一块薄片或其他形状的样品进行暴露，在暴露后从样品上切取试样试样的尺寸l符合所用试验方法的规定，或暴露后所要测定的一种或多种性能规范符合所用试验方法的规定，或暴露后所要测定的一种或多种性能规范的规定。的规定。试样数量l根据达到暴露后做相应的试验方法所规定的数量来确定。根据达到暴露后做相应的试验方法所规定的数量来确定。根据要求做状态调节。根据要求做状态调节。3试验条件试验条件暴露方法：暴露方向应面向正南固定暴露方向应面向正南固定l根据暴露试验的目的，选择与水平面形成的倾斜角。根据暴露试验的目的，选择与水平面形成的倾斜角。 最大年总太阳辐射最大年总

13、太阳辐射l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10。 最大年紫外太阳辐射最大年紫外太阳辐射l在北纬在北纬 40以南地区，与水平面形成的倾斜角应为以南地区，与水平面形成的倾斜角应为 510。 其他情况其他情况l10 90之间的任何角度。之间的任何角度。暴 露 地 点平坦空旷，保持自然状态，无有害气体，尘粒等影响。平坦空旷，保持自然状态，无有害气体，尘粒等影响。l工业气候曝露场设在工厂区内，工业气候曝露场设在工厂区内，l沿海地区曝露场设在海边或岛屿上，宜设在该地区主导风向的下风处。沿海地区曝露场设在海边或岛屿上，宜设在该地区主导风

14、向的下风处。用朝南用朝南 45暴露时，暴露面的东、南及西方应无仰角大于暴露时，暴露面的东、南及西方应无仰角大于 20，而北方应无仰角大于而北方应无仰角大于 45的障碍物。的障碍物。l保持自然土壤覆盖，生长的植物应经常将植物割短保持自然土壤覆盖，生长的植物应经常将植物割短对于某些应用，可能需要暴露于包括丛林或森林的阴暗地区，对于某些应用，可能需要暴露于包括丛林或森林的阴暗地区，以评价生物生长、白蚁和腐烂草木的影响。以评价生物生长、白蚁和腐烂草木的影响。l要注意确保：阴暗地点真实代表了整个试验环境；要注意确保：阴暗地点真实代表了整个试验环境；暴露设施和通道不会显著影响或改变暴露地点环境。暴露设施和

15、通道不会显著影响或改变暴露地点环境。暴 露 阶 段我国地处北半球东北季风区，冬半年和夏半年的气候差别明显我国地处北半球东北季风区，冬半年和夏半年的气候差别明显l夏半年夏半年49月，太阳辐射强，气温高，雨量充沛，湿度大。月，太阳辐射强，气温高，雨量充沛，湿度大。l冬半年明显减弱。冬半年明显减弱。 试验开始时间最好选择在春末夏初。试验开始时间最好选择在春末夏初。试验期限应根据试验目的、要求和结果而定。试验期限应根据试验目的、要求和结果而定。在暴露前，应先预估计试样的老化寿命而预定试验周期在暴露前，应先预估计试样的老化寿命而预定试验周期l一般暴露阶段应选择：一般暴露阶段应选择：1个月、个月、 3 个

16、月、个月、 6 个月、个月、 9 个月个月l或或 1 年、年、 1 . 5 年、年、 2 年、年、 3 年、年、 4 年、年、 6 年等为暴露期。年等为暴露期。（三）试验步骤（三）试验步骤1）把试样装在框架上，在每个试样的背面作不易消除的记）把试样装在框架上，在每个试样的背面作不易消除的记号以示区别。号以示区别。l确保连接件之间和样品板条之间有足够的空间，为暴露后的光学测试确保连接件之间和样品板条之间有足够的空间，为暴露后的光学测试和机械测试留出一个足够尺寸的未遮盖的测试区。和机械测试留出一个足够尺寸的未遮盖的测试区。l确保用于机械测试的试样按其形状的不同加以固定。确保用于机械测试的试样按其形

17、状的不同加以固定。l确保不会因固定方法而对试样施加应力。确保不会因固定方法而对试样施加应力。避免记号划在可能影响机械测试结果的部位。避免记号划在可能影响机械测试结果的部位。2）辐射仪和标准材料的安装应安置在样品暴露试验架的附）辐射仪和标准材料的安装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。近，蓝色羊毛标准要靠近试样。3）气象观察，）气象观察，l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。4）试样的暴露，在暴露期间不应清洗试样）试样的暴露，在暴露期间不应清洗试样l除非应用规范有要求，如需清洗要用蒸馏水。除非应用规范有要求，如需清洗要用蒸馏水。l

18、定期检查和保养暴露地点，记录试样的一般状态。定期检查和保养暴露地点，记录试样的一般状态。5）性能变化的测定）性能变化的测定l试样经过一个或多个暴露阶段后，取下，按适当的测试方法测定外观、试样经过一个或多个暴露阶段后，取下，按适当的测试方法测定外观、颜色、光泽和机械性能的变化。颜色、光泽和机械性能的变化。测试时，按照状态调节要求的期间尽快进行测试，并记录暴测试时，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。露终止和测试开始之间的时间间隔。（四）试验结果的表示（四）试验结果的表示塑料的耐候性，以其试样在该试场气候条件下被测指标塑料的耐候性，以其试样在该试场气候条件下

19、被测指标（物理和化学两大类）的变化达到规定值（实际使用的最（物理和化学两大类）的变化达到规定值（实际使用的最低允许值或某一保留率）时的曝露试验时间来表示。低允许值或某一保留率）时的曝露试验时间来表示。以被测指标变化与试验时间的关系图表征塑料耐候性。以被测指标变化与试验时间的关系图表征塑料耐候性。l纵坐标上标出指标值，横坐标上标出曝露试验时间。纵坐标上标出指标值，横坐标上标出曝露试验时间。l在图上绘一条平行于横坐标轴表示被测指标下降至规定值的直线，在图上绘一条平行于横坐标轴表示被测指标下降至规定值的直线，被测指标变化曲线与此直线的交点的横坐标，便可以量度塑料的被测指标变化曲线与此直线的交点的横坐

20、标，便可以量度塑料的耐候性。耐候性。1）性能变化的测定：性能变化的测定：l按国家标准的程序和试验方法测定所需的性能变化。按国家标准的程序和试验方法测定所需的性能变化。2）气候条件，根据测试地的气候类型确定。）气候条件，根据测试地的气候类型确定。l温度：日最高温度的月平均值、日最低温度的月平均值、月最高温度和最低温度；日最高温度的月平均值、日最低温度的月平均值、月最高温度和最低温度；l相对湿度：日最大相对湿度的月平均值、日最小相对湿度的月平均值、月变化范围；日最大相对湿度的月平均值、日最小相对湿度的月平均值、月变化范围；l暴露阶段程度：经过一定时间、太阳辐射总暴露量；经过一定时间、太阳辐射总暴露

21、量；l雨量：月总降雨量、凝露而成的月总潮湿时间、降雨而成的月总潮湿时间；月总降雨量、凝露而成的月总潮湿时间、降雨而成的月总潮湿时间；l潮湿时间：日潮湿时间百分率的月平均值、日潮湿时间百分率的月变化范围。：日潮湿时间百分率的月平均值、日潮湿时间百分率的月变化范围。（五）影响因素（五）影响因素1）暴露场地气候区域的影响）暴露场地气候区域的影响l不同的气候类型，暴露场地的纬度、经度、高度的不同，测试结果不同的气候类型，暴露场地的纬度、经度、高度的不同，测试结果是不同的。是不同的。l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

22、区的场地进行。境地区的场地进行。2）开始暴露季节与暴露角的影响）开始暴露季节与暴露角的影响l季节不同，气候有明显区别，影响试验的结果季节不同，气候有明显区别，影响试验的结果l在暴露时采用的角度不同，所受太阳辐射的量也会有所不同。在暴露时采用的角度不同，所受太阳辐射的量也会有所不同。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l蓝色羊毛标准由纺织物试验发展而来；蓝色羊毛标准由纺织物试验发展而来；但塑料比常规的纺织物光加速试验需更长暴露时间；但塑料比常规的纺织物光加速试验需更长暴露时间；l蓝色羊毛标准和塑料对光敏感性存在差异。蓝色羊毛标准和塑料对光敏感性存在差异。4

23、）测试性能，耐候性结果由测试性能决定。）测试性能，耐候性结果由测试性能决定。l应根据不同塑料的老化机理及老化特征，使用场合，选择能真实应根据不同塑料的老化机理及老化特征，使用场合，选择能真实反映其老化过程的相关测试性能进行测试。反映其老化过程的相关测试性能进行测试。l依据所得到的全部结果，进行综合评价。依据所得到的全部结果，进行综合评价。样品的制备方法及暴露的时间对测试结果有较大的影响样品的制备方法及暴露的时间对测试结果有较大的影响二、光解性塑料户外暴露试验方法二、光解性塑料户外暴露试验方法（一）测试原理（一）测试原理l试样在受到太阳辐射下的自然气候直接暴露后，大的分子链断裂，经过预定试样在受

24、到太阳辐射下的自然气候直接暴露后，大的分子链断裂，经过预定的暴露期，测定试样的厚度、质量变化、其分子量变化及拉伸强度、断裂伸的暴露期，测定试样的厚度、质量变化、其分子量变化及拉伸强度、断裂伸长率等性能变化。长率等性能变化。（二）试验装置（二）试验装置暴露架暴露架：暴露架应符合塑料大气暴露试验方法中的要求，暴露架应朝南：暴露架应符合塑料大气暴露试验方法中的要求，暴露架应朝南与水平面成与水平面成 5。l暴露架暴露架 A ，由可移动的试样安装棒和孔径约为，由可移动的试样安装棒和孔径约为 12mm的金属网组成的金属网组成l暴露架暴露架 B ：试样直接固定在胶合板上。：试样直接固定在胶合板上。辐射仪辐射

25、仪：紫外辐射仪用于测定：紫外辐射仪用于测定 295385nm 的紫外辐射。的紫外辐射。l窄波段紫外辐射仪（窄波段紫外辐射仪（20nm 带通）和总辐射仪。带通）和总辐射仪。（三）试样（三）试样进行材料对比试验时，推荐使用进行材料对比试验时，推荐使用 0.050.15mm 厚的薄膜厚的薄膜进行试验。进行试验。l也可用成品进行暴露试验。也可用成品进行暴露试验。试样数量，由暴露试验后的性能侧试方法确定。试样数量，由暴露试验后的性能侧试方法确定。l经大气老化后的试样，机械性能数据较分散，测试试样的数量应为测经大气老化后的试样，机械性能数据较分散，测试试样的数量应为测试标准要求的两倍。试标准要求的两倍。l

26、进行破坏性测试时，试样总数决定于暴露周期数和保存试样的数量进行破坏性测试时，试样总数决定于暴露周期数和保存试样的数量（四）测试步骤（四）测试步骤1）安装试样）安装试样l将试样的两端固定在可移动的试样安装棒或胶合板上将试样的两端固定在可移动的试样安装棒或胶合板上薄膜或其他平整试样可用耐用的压敏胶或图钉固定薄膜或其他平整试样可用耐用的压敏胶或图钉固定异型试样用螺钉和大垫圈（或其他适当方法）直接固定在金属异型试样用螺钉和大垫圈（或其他适当方法）直接固定在金属网上或胶合板上。网上或胶合板上。l试样必须刻有识别符号。试样必须刻有识别符号。l每种材料在每个暴露期至少需暴露三个相同试样。每种材料在每个暴露期

27、至少需暴露三个相同试样。 2）固定辐射仪，使辐射仪朝南与水平面成）固定辐射仪，使辐射仪朝南与水平面成 5l如试样使用其他暴露角度，辐射仪也应安装在同一角度。如试样使用其他暴露角度，辐射仪也应安装在同一角度。3）进行暴露测试）进行暴露测试l试样安装在暴露架上，测量试样的暴露量，单位为试样安装在暴露架上，测量试样的暴露量，单位为 J / m2 ，保留，保留 4 位有效数字位有效数字l暴露的时间：达到产生规定的日光辐射量的时间。暴露的时间：达到产生规定的日光辐射量的时间。l对每种受试材料，使用一系列暴露递增量以确定降解程度与总日光或对每种受试材料，使用一系列暴露递增量以确定降解程度与总日光或日光紫外

28、辐射量的关系。日光紫外辐射量的关系。4 ）性能测定）性能测定l按按 GB / T 11596 进行测定进行测定l试样经过预定的辐射量暴露后，测定其一个或多个性能，以确定降解程度。试样经过预定的辐射量暴露后，测定其一个或多个性能，以确定降解程度。l对未暴露试样进行相同的测试。对未暴露试样进行相同的测试。如果使用参照材料，测定其性能并表示所有受试材料的降解时间与参照如果使用参照材料，测定其性能并表示所有受试材料的降解时间与参照材料产生规定降解程度的时间的关系。材料产生规定降解程度的时间的关系。常用的测试指标常用的测试指标l相对分子质量、拉伸强度、断裂伸长率、厚度、质量变化等。相对分子质量、拉伸强度

29、、断裂伸长率、厚度、质量变化等。聚烯烃的氧化程度可用羰基指数表示。聚烯烃的氧化程度可用羰基指数表示。l羰基指数：试样在羰基指数：试样在 1715 cm -1处的羰基红外吸收峰与固定特征吸处的羰基红外吸收峰与固定特征吸收峰的吸光度之比。收峰的吸光度之比。（五）结果表示（五）结果表示总暴露时间总暴露时间l日光紫外辐射量或总辐射量（日光紫外辐射量或总辐射量（J/m2 ) ；降解前与后的相对分子质量；降解前与后的相对分子质量；原始试样及各暴露期试样的外观和性能测试结果；原始试样及各暴露期试样的外观和性能测试结果；各组试样的测试结果平均值和标准偏差。各组试样的测试结果平均值和标准偏差。第二节第二节 热老

30、化实验热老化实验一、常压法热老化实验一、常压法热老化实验l塑料在常压和规定温度的热空气作用下，经过一定时间后测定塑料在常压和规定温度的热空气作用下，经过一定时间后测定其某项或某几项性能指标，根据相同或不同温度条件下各周期其某项或某几项性能指标，根据相同或不同温度条件下各周期性能指标变化的情况，判断塑料的性能指标变化的情况，判断塑料的热稳定性热稳定性，推算贮存期和使推算贮存期和使用期用期。塑料热空气暴露试验方法塑料热空气暴露试验方法lGB / T 714192 （热空气老试验方法通则），（热空气老试验方法通则），lGB/T71421986（塑料长期受热作用后的时间温度极限（塑料长期受热作用后的时

31、间温度极限的测定）的测定）（一）原理（一）原理热空气老化试验通常在老化箱中进行。热空气老化试验通常在老化箱中进行。l箱内保持给定风速和温度，由于热和氧的共同作用，聚合物材料发箱内保持给定风速和温度，由于热和氧的共同作用，聚合物材料发生热分解或热氧化，引起外观变化和一系列性能的劣化。生热分解或热氧化，引起外观变化和一系列性能的劣化。在长时间的受热过程中，由一些低分子添加剂的作用及加在长时间的受热过程中，由一些低分子添加剂的作用及加热损耗，给试样的外观与物性造成很大影响。热损耗，给试样的外观与物性造成很大影响。不同的聚合物材料，不同的添加剂配方，存在热稳定性方不同的聚合物材料，不同的添加剂配方，存

32、在热稳定性方面的差别。面的差别。测试的目的测试的目的l通过周期性地对试样进行观察、检查和性能测试，对试样抵御热老通过周期性地对试样进行观察、检查和性能测试，对试样抵御热老化的能力给出定性或定量的结果。化的能力给出定性或定量的结果。（二）测试方法（二）测试方法1试验装置热老化试验箱。试验装置热老化试验箱。l 工作温度：工作温度：l40 200 或或 40 300 l 温度波动度：温度波动度： 1 应备有防超温装置。应备有防超温装置。 l 温度均匀性：温度均匀性：温度分布的偏差应在温度分布的偏差应在 1 。l 平均风速：平均风速： 0.51.0 m/s ，允许偏差允许偏差 20 。l 换气率：换气

33、率： 1100 次次h 。 工作容积为工作容积为 0.10.3m 2 l室内备有安置试样的网板或旋转架。室内备有安置试样的网板或旋转架。 旋转架转速：旋转架转速：l单轴式为单轴式为 1012 r / min ，l双轴式的水平轴和垂直轴均为双轴式的水平轴和垂直轴均为 13 r/ min ，两轴的转速比应不成整数，两轴的转速比应不成整数或整数分之一。或整数分之一。 双轴式试样架的旋转方式：双轴式试样架的旋转方式：l一边以水平轴作中心，同时水平轴又一边以水平轴作中心，同时水平轴又绕垂直轴旋转。绕垂直轴旋转。2.热空气老化试样热空气老化试样试样的形状和规格：根据测试指标和测试方法而定试样的形状和规格：

34、根据测试指标和测试方法而定加工方法：加工方法：l直接模制成型直接模制成型l板材机械加工成型和从制品上裁取。板材机械加工成型和从制品上裁取。试样数量：一般不少于个试样数量：一般不少于个l满足各试验周期的对比、贮存等需要。满足各试验周期的对比、贮存等需要。试样要有代表性试样要有代表性l制作各试样的工艺条件、色泽和厚度要保持一致。制作各试样的工艺条件、色泽和厚度要保持一致。3试验条件试验条件状态调节，标准环境，状态调节，标准环境，48h 以上。以上。试验温度，根据材料的使用要求和试验目的确定。试验温度，根据材料的使用要求和试验目的确定。l下限比实际工作温度高下限比实际工作温度高20至至40，l上限低

35、于塑料分解温度上限低于塑料分解温度20至至40。 温度均匀性，温度分布的偏差在温度均匀性，温度分布的偏差在1 % 。 平均风速，在平均风速，在 0.51.0m/s 内选取，内选取， 20 。 换气率，在换气率，在 1100 次次h 内选取。内选取。 试验周期及期限，试验周期及期限，l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，l根据性能变化加以调整。根据性能变化加以调整。4. 试验步骤试验步骤试验前的准备工作试验前的准备工作：l制备试样，试样编号，造表记录，把试样装入试样架，制备试样，试样编号，造表记录，把试样装入试样架，l校准温度计，检查各部分器具是否能满足长期运

36、转的要求等等。校准温度计，检查各部分器具是否能满足长期运转的要求等等。发现问题一定要在准备阶段及时处理，以保证正式试验时发现问题一定要在准备阶段及时处理，以保证正式试验时的连续性和可靠性。的连续性和可靠性。确定实验方案确定实验方案l为准确观察老化过程塑料性能的变化规律，最好先选用一部分试样为准确观察老化过程塑料性能的变化规律，最好先选用一部分试样作一下探索性试验，以便正式试验时合理选择试验条件和周期。作一下探索性试验，以便正式试验时合理选择试验条件和周期。正式运转试验正式运转试验1）安置试样。）安置试样。l试样统一编号、测量尺寸，挂置于试验箱的网板或试样架上。试样统一编号、测量尺寸，挂置于试验

37、箱的网板或试样架上。l试样与工作室内壁间距试样与工作室内壁间距 70mm ，试样间距，试样间距 10mm 。2）升温计时。逐渐升温到规定温度后开始计时。）升温计时。逐渐升温到规定温度后开始计时。l若温度突变对试样及对试验结果无明显影响，可将试样放置于达到试验温若温度突变对试样及对试验结果无明显影响，可将试样放置于达到试验温度的箱中，温度恢复到规定值时开始计时。度的箱中，温度恢复到规定值时开始计时。3）周期取样。）周期取样。l按规定或预定的试验周期依次从试验箱中取样，直至结束。按规定或预定的试验周期依次从试验箱中取样，直至结束。l取样要快，并暂停通风，尽可能减少箱内温度变化。取样要快，并暂停通风

38、，尽可能减少箱内温度变化。 4）性能测试。）性能测试。l根据所选定的项目，按有关塑料性能试验方法，检测暴露前后试样性能的根据所选定的项目，按有关塑料性能试验方法，检测暴露前后试样性能的变化。变化。（三）结果表示（三）结果表示热空气老化试验的终点判定：热空气老化试验的终点判定：l当所选的试验指标变化至产品使用的最低允许值时，试验便可当所选的试验指标变化至产品使用的最低允许值时，试验便可以结束。以结束。l如果无法确定这个最低允许值，则老化试验通常进行至该指标如果无法确定这个最低允许值，则老化试验通常进行至该指标为初始值的为初始值的50%左右停止；左右停止；l或产品规范中规定了老化试验需经历的总时间

39、。或产品规范中规定了老化试验需经历的总时间。每一测试周期取下试样，应与原始未经老化的试样一起每一测试周期取下试样，应与原始未经老化的试样一起在标准条件下放置在标准条件下放置2428h，然后测试性能。，然后测试性能。l各周期取下的试样和原始试样，宜各留下一片，比较试样的外各周期取下的试样和原始试样，宜各留下一片，比较试样的外观变化。观变化。性能评定性能评定 目测目测l试验发生局部粉化、龟裂、斑点、起泡、变形等外观的变化。试验发生局部粉化、龟裂、斑点、起泡、变形等外观的变化。 质量的变化。质量的变化。 力学性能变化力学性能变化l拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度等力学性能的变化。拉伸强度、断

40、裂伸长率、弯曲强度、冲击强度等力学性能的变化。光学性能变化光学性能变化l变色、褪色及透光率减低等。变色、褪色及透光率减低等。电性能变化电性能变化l电阻率、耐电压强度及介电常数等。电阻率、耐电压强度及介电常数等。 其他性能变化。其他性能变化。结果表示方式结果表示方式选择对塑料材料应用选择对塑料材料应用最适宜最适宜或反映老化变化较或反映老化变化较敏感敏感的一种或的一种或几种性能的变化来评定几种性能的变化来评定热老化性能热老化性能。外观变化，采用分等级定性评定。外观变化，采用分等级定性评定。l如聚氯乙烯试样热老化时，根据不同周期试样颜色深浅分几个等级。如聚氯乙烯试样热老化时，根据不同周期试样颜色深浅

41、分几个等级。性能测定，通过周期取样测试，给出明确的数据性能测定，通过周期取样测试，给出明确的数据l便于同产品规范中规定的指标值比较。便于同产品规范中规定的指标值比较。试验结果试验结果l包括试样包括试样暴露前后暴露前后各周期性能的测定值、保持率或变化百分率等，各周期性能的测定值、保持率或变化百分率等，l并详细做出报告。并详细做出报告。（四）影响因素（四）影响因素1）试验温度）试验温度l温度高时，老化速度快，试验时间可缩短。温度高时，老化速度快，试验时间可缩短。l但温度过高，则可能引起试样严重变形（弯曲、收缩、膨胀、开但温度过高，则可能引起试样严重变形（弯曲、收缩、膨胀、开裂、分解变色），导致反应

42、过程与实际不符，试验得不到正确的裂、分解变色），导致反应过程与实际不符，试验得不到正确的结果。结果。温度的变动也是影响热老化结果最重要的因素。温度的变动也是影响热老化结果最重要的因素。l软软 PVC 在试验温度为在试验温度为 110 时的失重变化率与时的失重变化率与112 时时（温差（温差 2 ）的相差达）的相差达 10 % 20 % 。箱内温度变动要尽可能小，温度分布须均匀，每个试样的箱内温度变动要尽可能小，温度分布须均匀，每个试样的受热机会趋于一致受热机会趋于一致 。塑料试验温度选择的原则塑料试验温度选择的原则在不造成严重变形、不改变老化反应历程的前提下，尽可在不造成严重变形、不改变老化反

43、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。能提高试验温度，以期在较短的时间内获得可靠的结果。通常选取的温度通常选取的温度上限：热塑性塑料应：热塑性塑料应低于软化点低于软化点，热固性，热固性塑料应塑料应低于其热变形温度低于其热变形温度；易分解的塑料应；易分解的塑料应低于其分解温低于其分解温度度。温度温度下限采用比实际使用温度采用比实际使用温度高约高约 2040 。在测定过程，室温变化不得超过在测定过程，室温变化不得超过 10 ，试验箱线电压变，试验箱线电压变化不得超过化不得超过 5 。( 2 ）风速、换气率的影响）风速、换气率的影响风速大，热交换率高，老化速率快。风速

44、大，热交换率高，老化速率快。l选择适当的、一致的风速是保证获得正确结果的一个重要条件。选择适当的、一致的风速是保证获得正确结果的一个重要条件。换气量过大，耗电量大、温度分布亦不易均匀。换气量过大，耗电量大、温度分布亦不易均匀。l换气量过小则氧化反应不充分，影响老化速度。换气量过小则氧化反应不充分，影响老化速度。在保证氧化反应充分的前提下，尽可能用小的换气率。在保证氧化反应充分的前提下，尽可能用小的换气率。( 3 ）试样）试样不同的制样程序对试验结果有影响。不同的制样程序对试验结果有影响。l先裁出试样，后老化测试；先老化，后裁样测试。先裁出试样，后老化测试；先老化，后裁样测试。试样厚度影响试样厚

45、度影响l试样厚度不同，老化温度和时间相同，老化后的重量损失相差很大。试样厚度不同，老化温度和时间相同，老化后的重量损失相差很大。l动力学认为，厚度不同，氧扩散和塑料添加剂挥发程度不同。动力学认为，厚度不同，氧扩散和塑料添加剂挥发程度不同。根据实际情况和各标准测试方法中规定选取试样的厚度。根据实际情况和各标准测试方法中规定选取试样的厚度。不同类型高聚物的影响也不同。不同类型高聚物的影响也不同。在试验箱内，试样间距的影响。在试验箱内，试样间距的影响。l试样过密过多，影响空气流动，挥发物不易排除、造成温度分布不均。试样过密过多，影响空气流动，挥发物不易排除、造成温度分布不均。试样间距不小于试样间距不

46、小于10mm ，与箱内壁间距不小于，与箱内壁间距不小于 70mm ，工作室容，工作室容积与试样总体积之比不小于积与试样总体积之比不小于 5:1 。( 4 ）评定指标的选择）评定指标的选择老化程度，是以性能指标保持率或变化百分率表示。老化程度，是以性能指标保持率或变化百分率表示。正确选择评定指标是快速获得可靠结果的关键。正确选择评定指标是快速获得可靠结果的关键。l评定指标选择，以能快速获得结果，并结合使用实际来考虑。评定指标选择，以能快速获得结果，并结合使用实际来考虑。同一材料经受热氧作用后的各项性能指标，不是以相同的同一材料经受热氧作用后的各项性能指标，不是以相同的速度变化。速度变化。l如如

47、HDPE ，老化过程中断裂伸长率变化最快，其次是缺口冲击强，老化过程中断裂伸长率变化最快，其次是缺口冲击强度，拉伸强度则最慢；度，拉伸强度则最慢；l酚醛模塑料老化时则是缺口冲击强度下降最快，拉伸次之，弯曲酚醛模塑料老化时则是缺口冲击强度下降最快，拉伸次之，弯曲变化很小。变化很小。三、在恒定湿热条件的暴露试验三、在恒定湿热条件的暴露试验材料暴露于潮湿的热空气环境中，经受湿热作用后会发生性材料暴露于潮湿的热空气环境中，经受湿热作用后会发生性能变化，通过测定在规定环境条件下暴露前后的一些性能或能变化，通过测定在规定环境条件下暴露前后的一些性能或外观变化，评价材料的外观变化，评价材料的耐湿热性能耐湿热

48、性能。湿热老化是在有湿度因素作用下的热氧老化。湿热老化是在有湿度因素作用下的热氧老化。l对水解比较敏感的塑料，在湿热因素的影响较明显，比单纯热空气对水解比较敏感的塑料，在湿热因素的影响较明显，比单纯热空气老化具有更大的加速作用。老化具有更大的加速作用。湿热老化和盐雾试验的标准方法：湿热老化和盐雾试验的标准方法：lGB120001989、ISO 46111987 主要设备主要设备湿热老化箱，由箱体、电热器、鼓风装置、样品架、给湿装置湿热老化箱，由箱体、电热器、鼓风装置、样品架、给湿装置以及温度控制系统等组成。以及温度控制系统等组成。 设有温度、湿度调节和指示仪表，缺水保护和报警系统；设有温度、湿

49、度调节和指示仪表，缺水保护和报警系统；设有照明灯和观察门（窗）。设有照明灯和观察门（窗）。温湿度条件根据试验需要或使用要求选择。温湿度条件根据试验需要或使用要求选择。l温度可调范围为温度可调范围为 4070 ，温度均匀度，温度均匀度 1 的波动度，的波动度，l相对湿度可调范围为相对湿度可调范围为 80 95 。风速不能超过风速不能超过1 m/s，l有效空间内任何一点均要保持空气流通。有效空间内任何一点均要保持空气流通。2 试验条件试验条件 温度：（温度：（402） l加速老化，温度可适当提高，但不得超过加速老化，温度可适当提高，但不得超过 70 相对湿度为相对湿度为 93 % ，可按有关技术规

50、范及各方面协议规定。，可按有关技术规范及各方面协议规定。 试验周期，根据材料的用途确定选取，试验周期，根据材料的用途确定选取，l也可预定出性能终止值再选取周期，一般周期数不少于也可预定出性能终止值再选取周期，一般周期数不少于 5 个。个。l第一类：第一类： 24h , 48h , 96h , 144h , 168h ; l第二类：第二类： 1 周，周， 2 周，周， 4 周，周， 8 周，周， 16 周，周， 26 周，周， 52 周，周， 78 周。周。 试验用水：去离子水或蒸馏水。试验用水：去离子水或蒸馏水。 状态调节：状态调节：l温度（温度（ 23 2 ） 、相对湿度、相对湿度 50 5

51、 l气压为气压为 86 106kPa ，时间至少，时间至少 86h 。3 试样试样模塑或挤塑材料模塑或挤塑材料l试样应是边长为（试样应是边长为（501）mm，厚为（，厚为（30.2）mm 的正方体，的正方体，或相同表面积的矩形试样。或相同表面积的矩形试样。板材或片材板材或片材l试样应是边长（试样应是边长（ 501 ) mm 的正方体，的正方体，l也可用相同表面积的矩形试样，厚度小于或等于也可用相同表面积的矩形试样，厚度小于或等于 25mm ；l若厚度大于若厚度大于 25mm，从一面机械加工成，从一面机械加工成 25mm 。直接用成品或半成品，尺寸应符合模塑或挤塑材料的要求。直接用成品或半成品，

52、尺寸应符合模塑或挤塑材料的要求。试样数量，由有关性能测试方法和测试周期数等决定。试样数量，由有关性能测试方法和测试周期数等决定。（二）试验步骤（二）试验步骤1）按试验条件的要求调节湿热试验箱温度及湿度。）按试验条件的要求调节湿热试验箱温度及湿度。2）投放试样）投放试样l试样投放前先放在有空气对流的烘箱中，在试验温度下放置试样投放前先放在有空气对流的烘箱中，在试验温度下放置1h ，然后立即投入湿热箱中。然后立即投入湿热箱中。试样悬挂或放在试样架上，不能超出工作空间试样悬挂或放在试样架上，不能超出工作空间l在垂直于主导风向的任意截面上，试样截面积之和不大于该工作室在垂直于主导风向的任意截面上，试样

53、截面积之和不大于该工作室截面的截面的 1/3 ，试样之间间距不得小于试样之间间距不得小于5mm ，不能互相接触。，不能互相接触。3）按规定试验周期依时取出试样准备测试，直至试验结束）按规定试验周期依时取出试样准备测试，直至试验结束l取样要快，尽可能不影响试验箱的温度与湿度。取样要快，尽可能不影响试验箱的温度与湿度。4）暴露后的处理）暴露后的处理l暴露后的试样放入（暴露后的试样放入（23 2 ） 的密闭容器中，以尽可能保持的密闭容器中，以尽可能保持试样的原有水分含量，通常试样的原有水分含量，通常 4h 后可进行性能测定。后可进行性能测定。l测定暴露前后性能变化时，应将试样调节到暴露前状态或进行干

54、燥测定暴露前后性能变化时，应将试样调节到暴露前状态或进行干燥如进行干燥处理，把试样放入（如进行干燥处理，把试样放入（502 ） 烘箱干燥烘箱干燥 24h 后，后，放入干燥器中冷却到（放入干燥器中冷却到（ 23 2 ） 。（5 ）性能测定及结果）性能测定及结果l质量变化，尺寸变化，外观变化，物理性能变化质量变化，尺寸变化，外观变化，物理性能变化l按相关的测试方法进行测试按相关的测试方法进行测试质量变化表示质量变化表示分别测试暴露前后试样的质量分别测试暴露前后试样的质量m1和和 m2 ，和经暴露处理后，和经暴露处理后并经干燥处理后试样的质量并经干燥处理后试样的质量m3 。单位面积上的质量变化：l

55、s 为试样暴露前的总面积，包括试样的侧面，为试样暴露前的总面积，包括试样的侧面，m2。质量变化百分率表示： 尺寸变化尺寸变化l分别测出暴露前、后试样的厚度，计算平均值分别测出暴露前、后试样的厚度，计算平均值 d1和和 d2 ；l试样的边长试样的边长L1、b1和和L2、b2，及经干燥后的尺寸，及经干燥后的尺寸 L3 、 b3 、 d3 。尺寸变化百分率表示：尺寸变化百分率表示： 目测外观及变化：目测外观及变化：l包括翘边、卷曲、分层、颜色变化、色泽变化、龟裂、开裂、起泡、包括翘边、卷曲、分层、颜色变化、色泽变化、龟裂、开裂、起泡、增塑剂及胶勃剂渗出、固态组分超霜以及金属组分侵蚀等。增塑剂及胶勃剂

56、渗出、固态组分超霜以及金属组分侵蚀等。 物理性能的变化：物理性能的变化：l包括机械性能、光学性能和电性能，按有关物性测试方法进行。包括机械性能、光学性能和电性能，按有关物性测试方法进行。l式中，式中，P为试样性能变化百分率；为试样性能变化百分率； O 为未老化试样的性能初始值；为未老化试样的性能初始值； A 为老化后性能的侧试值。为老化后性能的侧试值。（四）影响因素（四）影响因素1 ）试验装置的技术要求，温度、湿度相对稳定性，）试验装置的技术要求，温度、湿度相对稳定性，2）试验温度的影响。）试验温度的影响。l当温度升高时，水分子的活动能量将增大，同时高分子链热运动亦当温度升高时，水分子的活动能

57、量将增大，同时高分子链热运动亦加剧，造成分子间隙增大，有利于水渗人，材料湿热老化将加速。加剧，造成分子间隙增大，有利于水渗人，材料湿热老化将加速。3 ）试样的制备方法）试样的制备方法l表面的平滑程度对测试结果有较大影响。表面的平滑程度对测试结果有较大影响。表面较粗糙，试样的表面积加大，会造成单位面积上质量的变化表面较粗糙，试样的表面积加大，会造成单位面积上质量的变化减小，同时吸湿量加大。减小，同时吸湿量加大。4 ）测试性能的选择）测试性能的选择l不同材料、不同性能的指标变化对湿热敏感度不同，不同材料、不同性能的指标变化对湿热敏感度不同，第四节第四节 人工天候老化实验人工天候老化实验采用模拟和强

58、化大气环境为主要因素的一种人工气候加速采用模拟和强化大气环境为主要因素的一种人工气候加速老化试验方法。老化试验方法。l可以在较短的时间内获得近似于常规大气暴露结果。可以在较短的时间内获得近似于常规大气暴露结果。在自然气候暴露中，到达地面的阳光，其辐射特性和能量在自然气候暴露中，到达地面的阳光，其辐射特性和能量随气候、地点和时间而变化，影响老化进程。随气候、地点和时间而变化，影响老化进程。l太阳辐射太阳辐射到达地面低于到达地面低于400nm的紫外光的能量只占总能量的的紫外光的能量只占总能量的5%左右。左右。l温度及湿度的周期性变化等。温度及湿度的周期性变化等。人工气候老化测试人工气候老化测试l试

59、样暴露于规定的环境条件和实验室光源下，通过测定试样表面的试样暴露于规定的环境条件和实验室光源下，通过测定试样表面的辐照度或辐照量与试样性能的变化，以评定受试材料的耐候性。辐照度或辐照量与试样性能的变化，以评定受试材料的耐候性。实验环境实验环境采用灯的光源能模拟太阳光并辐射出特别强的紫外光。采用灯的光源能模拟太阳光并辐射出特别强的紫外光。采取喷淋雾化水的方法，模拟自然气候中雨水和露水，采取喷淋雾化水的方法，模拟自然气候中雨水和露水，通过重复点灯通过重复点灯熄灯周期作用，在熄灯时，室内保持高湿状熄灯周期作用，在熄灯时，室内保持高湿状态，使试样表面结露，开灯时让其蒸发，这样的重复双循环态，使试样表面

60、结露，开灯时让其蒸发，这样的重复双循环方式使加速效果更为明显。方式使加速效果更为明显。在温湿度可控的情况下，产生臭氧、二氧化硫和氮的氧化物，在温湿度可控的情况下，产生臭氧、二氧化硫和氮的氧化物，从而模拟了工业环境和大气中存在的其它有害因素的影响。从而模拟了工业环境和大气中存在的其它有害因素的影响。根据光源的不同，实验室光源暴露试验方法又分为三种：根据光源的不同，实验室光源暴露试验方法又分为三种：l开放式碳弧灯法、氮弧灯法及荧光紫外灯。开放式碳弧灯法、氮弧灯法及荧光紫外灯。一、测试方法一、测试方法 lGB/T 93441988塑料氙灯光源曝露试验，塑料氙灯光源曝露试验，lISO 48921992