强化臭氧老化试验检测
1对1客服专属服务,免费制定检测方案,15分钟极速响应
发布时间:2025-07-11 07:22:27 更新时间:2025-07-10 07:22:27
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
1对1客服专属服务,免费制定检测方案,15分钟极速响应
发布时间:2025-07-11 07:22:27 更新时间:2025-07-10 07:22:27
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
臭氧(O3)作为一种强氧化剂,对许多高分子材料,特别是含有不饱和键的橡胶制品(如轮胎、密封件、胶管、胶带等)具有显著的破坏作用。臭氧老化会导致材料表面产生裂纹、硬化、脆化、变色、物理机械性能(如拉伸强度、断裂伸长率)急剧下降,最终导致产品失效。为了评估材料在含臭氧大气环境中的长期服役性能和耐久性,强化臭氧老化试验检测应运而生。该试验通过在实验室可控条件下,模拟或加速臭氧对材料的侵蚀作用,在相对较短的时间内预测材料在实际应用中的长期耐臭氧老化性能。这对于材料配方研发、产品质量控制、寿命预测以及选用合适的防护措施(如抗臭氧剂)具有极其重要的指导意义。
强化臭氧老化试验的检测项目主要围绕材料在臭氧暴露前后性能的变化,具体包括:
1. 裂纹评估: 这是臭氧老化最直观、最重要的检测指标。评估裂纹的出现时间(诱导期)、裂纹长度、宽度、密度、裂纹生长速率以及裂纹形貌(方向性、是否贯穿)。
2. 物理机械性能变化: 包括拉伸强度、断裂伸长率、定伸应力、撕裂强度、硬度等的变化率。这些性能的劣化直接反映材料抵抗外力能力的下降程度。
3. 外观变化: 观察材料表面颜色、光泽的变化,是否有粉化、发粘、起泡、变形等现象。
4. 性能保持率/变化率: 计算老化后各项性能相对于老化前原始性能的百分比,用以定量评价材料耐臭氧老化的能力。
5. 动态疲劳性能(可选): 对于在动态条件下使用的橡胶件(如轮胎胎侧),可能需要在臭氧暴露的同时或之后进行动态疲劳测试,评估臭氧对疲劳寿命的影响。
进行强化臭氧老化试验的核心设备是臭氧老化试验箱,其主要组成部分和功能包括:
1. 试验箱体: 提供密闭、保温、耐臭氧腐蚀的试验空间。
2. 臭氧发生系统: 通常采用紫外灯照射法或高压放电法产生稳定的臭氧气体。
3. 臭氧浓度控制与监测系统: 精确控制并持续监测试验箱内臭氧的浓度(单位:pphm或ppm),这是试验的关键控制参数。常用臭氧分析仪(如紫外吸收式)进行实时监测。
4. 温度控制系统: 精确控制试验箱内的温度(通常在40°C至70°C或更高,远高于常温以加速老化),常采用电加热和强制空气循环。
5. 湿度控制系统(可选): 某些标准要求控制相对湿度,特别是在研究臭氧与水汽的协同作用时。
6. 试样架与动态拉伸装置(可选): 静态测试只需固定试样;动态测试需要可往复运动或保持恒定应变的试样架,以模拟材料在实际使用中受到的动态应力。
7. 安全排放系统: 试验结束或故障时,安全高效地分解或排放残余臭氧,保护环境和人员安全。
辅助设备: 用于测试前后性能评估,如拉力试验机(测试拉伸性能)、硬度计、测厚仪、显微镜(观察裂纹)、色差仪等。
强化臭氧老化试验的典型流程如下:
1. 试样制备: 按相关标准规定裁取标准尺寸(如哑铃状、矩形)的试样,记录初始厚度、重量等。
2. 初始性能测试: 测试老化前试样的拉伸强度、断裂伸长率、硬度等关键性能指标。
3. 试验条件设定: * 臭氧浓度: 这是核心强化参数,通常远高于大气浓度(大气浓度约0.01-0.1 ppm)。常用浓度范围在50 pphm (0.5 ppm) 到几百甚至上千pphm (几到几十ppm),具体根据材料预期使用环境或标准要求选择。浓度越高,老化加速越剧烈。 * 温度: 通常在40°C ± 2°C(如ASTM D1149标准条件),但强化试验可提高到50°C, 60°C甚至更高(如GB/T 7762可选60°C),利用阿伦尼乌斯效应加速反应。 * 湿度(如有要求): 设定并控制相对湿度(RH)。 * 试样状态: 确定是静态(无应变)还是动态(施加恒定应变或周期性应变)。施加应变(通常为5%, 10%, 20%, 25%等)能显著降低裂纹出现的诱导期,是重要的强化手段。 * 试验时间: 根据材料耐候性等级设定,可以是连续暴露数小时、数天、数周。
4. 臭氧暴露: 将试样按设定状态(如置于拉伸夹具上)放入已达到设定臭氧浓度和温度的试验箱中,开始暴露。
5. 中间检查(可选): 对于长时间试验,可在预定间隔取出部分试样进行裂纹观察或初步性能测试。
6. 试验结束: 到达预定暴露时间后,关闭臭氧和加热,在安全条件下取出试样。通常需在标准实验室环境下停放一段时间(如16-96小时)以稳定。
7. 老化后性能测试与评估: * 观察并详细记录试样表面的裂纹情况(出现与否、时间、形态、密度、等级)。 * 测试老化后试样的拉伸强度、断裂伸长率、硬度等。 * 计算各性能的保持率或变化率。 * 与初始性能对比,评估材料耐臭氧老化性能。
8. 结果报告: 清晰报告试验条件(臭氧浓度、温度、湿度、试样应变、暴露时间)、检测项目结果、观察到的现象以及评估结论。
强化臭氧老化试验遵循一系列国际、国家或行业标准,确保试验的规范性、可比性和结果的可信度。主要标准包括:
1. 国际标准: * ASTM D1149: 美国材料与试验协会标准,《橡胶劣化 在小室中臭氧龟裂的测定》。这是最广泛使用的标准之一,规定了静态和动态测试方法。 * ISO 1431: 国际标准化组织标准,《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂》系列标准(Part 1: 静态应变试验;Part 2: 动态应变试验;Part 3: 在实验室试验箱中测定臭氧浓度的参考方法和可选方法)。
2. 中国国家标准: * GB/T 7762: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验》。等效采用ISO 1431-1。 * GB/T 13642: 《硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 动态拉伸试验》。等效采用ISO 1431-2。 * GB/T 2951.21: 电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第21部分:弹性体混合料专用试验方法—耐臭氧试验。
3. 其他重要标准: * DIN 53509: 德国标准,《橡胶试验 耐臭氧性的测定》。 * JIS K 6259: 日本工业标准,《硫化橡胶和热塑性橡胶 耐臭氧性的测定》。 * 各行业标准:如汽车、电线电缆等行业可能有更具体的要求。
这些标准详细规定了试验箱的要求、臭氧浓度的测量与控制方法、试样的形状尺寸、施加应变的方式(静态/动态)、试验条件(浓度、温度、时间)、性能评估方法以及结果报告格式等。在选择和执行强化臭氧老化试验时,必须严格遵守相关适用标准的规定。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
版权所有:北京中科光析科学技术研究所京ICP备15067471号-33免责声明