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空气热老化试验检测

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发布时间：2025-07-11 18:25:57 更新时间：2025-07-10 18:25:57

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

空气热老化试验检测概述

空气热老化试验检测是一种广泛应用于材料科学、高分子化学、橡胶塑料工业、电线电缆、汽车零部件、电子元器件等领域的重要环境模拟测试方法。其核心目的是评估材料或产品在长时间暴露于特定高温空气环境下的耐老化性能变化。这种加速老化试验通过模拟材料在自然使用或储存过程中可能经历的热氧老化环境（高温+氧气），在较短时间内预测材料在长期使用后的物理、化学及机械性能的退化程度，从而为产品的材料选择、配方设计、工艺改进、质量控制和寿命预测提供关键的科学依据。

检测项目

空气热老化试验关注的检测项目主要集中在材料老化前后关键性能指标的变化率。常见的检测项目包括：

物理性能变化： 如外观变化（颜色、光泽、龟裂、粉化、起泡、变形等）、尺寸稳定性（收缩或膨胀）、质量损失、密度变化等。

机械性能变化： 这是最核心的检测项目，包括：

• 拉伸性能： 拉伸强度、断裂伸长率的变化率。

• 硬度： 邵氏硬度或其它硬度表示法的变化。

• 冲击强度： 无缺口或缺口冲击强度的保持率。

• 弯曲强度/模量： 对于刚性材料。

• 压缩永久变形： 特别适用于橡胶、弹性体材料。

电气性能变化： 对于绝缘材料或电子元件，检测项目还包括体积电阻率、表面电阻率、介电强度、介电常数和介质损耗角正切值的变化。

其他性能： 根据材料用途，还可能涉及如耐化学性、密封性能、黏结强度等的变化。

检测仪器

进行空气热老化试验的核心设备是：

1. 热老化试验箱 (Air Oven / Thermostatic Aging Oven)：

• 这是最主要的设备。它是一个带有强制空气循环系统的恒温箱。

• 关键特性： 精确的温度控制系统（通常温度范围从室温+10℃到300℃或更高，精度±1℃至±3℃），确保箱内温度均匀（一般要求温度波动度±2℃以内）；良好的空气置换/循环系统（新鲜空气不断补充，废气排出），提供充足的氧气供应，避免局部过热或气体浓度不均；箱内材质耐腐蚀，无污染源（最好采用不锈钢内胆）；具备超温保护、计时器、样品架等。

2. 性能测试设备：

• 万能材料试验机： 用于测量老化前后的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、压缩永久变形等机械性能。

• 硬度计： 如邵氏A型/D型硬度计、洛氏硬度计、球压痕硬度计等，测量材料硬度变化。

• 冲击试验机： 如悬臂梁/简支梁冲击试验机，测量冲击强度变化。

• 高阻计/介电强度测试仪： 测量电气绝缘材料的老化后电气性能。

• 天平： 测量质量变化。

• 测厚仪/卡尺： 测量尺寸变化。

• 色差仪/光泽度仪： 定量评估外观（颜色、光泽）变化。

检测方法

空气热老化试验的典型流程如下：

1. 样品制备： 按照相关标准制备规定尺寸和数量的标准试样（哑铃形、条形、片状等）。同时制备一组未老化的对照样品。

2. 初始性能测试： 对所有样品（包括对照样）在老化前进行所需的性能测试（如拉伸、硬度、冲击等），记录初始数据。

3. 老化条件设定： 根据测试目的或相关标准（如GB/T, ASTM, ISO等）设定老化试验箱的温度（如70℃, 85℃, 100℃, 125℃, 150℃等常用温度）和老化时间（如24h, 48h, 72h, 168h, 336h, 1000h等）。温度的选择应高于材料实际使用温度，但低于其软化点或分解温度。

4. 放置样品： 将待老化试样悬挂或放置在样品架上，确保试样之间、试样与箱壁之间有足够的空间（通常至少间隔20mm），以保证空气自由流通和温度均匀。避免试样接触可能产生催化作用的金属或污染源。

5. 进行老化： 启动试验箱，待温度达到设定值并稳定后开始计时。在整个老化过程中保持设定的温度和空气循环。

6. 取出样品： 达到预定老化时间后，关闭试验箱，按规定程序（如直接取出或在室温下冷却至23±2℃）取出样品。注意避免突然冷却引起应力开裂。

7. 状态调节： 将老化后的样品在标准实验室环境（通常23±2℃, 50±5%RH）下放置规定时间（如16-96小时），使其达到平衡状态。

8. 最终性能测试： 对老化后的样品进行与初始测试相同的性能测试。

9. 数据处理与评估： 计算各项性能指标的变化率（如性能保持率 = (老化后性能值 / 初始性能值) × 100%；性能变化率 = [(老化后性能值 - 初始性能值) / 初始性能值] × 100%）。与标准要求或客户要求进行对比，评估材料的热老化性能等级或是否合格。

检测标准

空气热老化试验有广泛的国家、国际和行业标准规范，以确保测试的一致性和可比性。一些核心标准包括：

通用基础标准：

• GB/T 7141-2008 《塑料热老化试验方法》: 中国国家标准，规定了塑料热老化箱法试验的通用要求。

• ASTM D3045-92 (Reapproved 2018) 《Standard Practice for Heat Aging of Plastics Without Load》: 美国材料与试验协会标准，适用于无负载下塑料的热老化。

• ISO 188:2011 《Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests》: 国际标准化组织标准，专门针对硫化橡胶和热塑性橡胶的加速老化（包括热空气老化）和耐热性试验方法。

• IEC 60216 (系列) 《Electrical insulating materials - Thermal endurance properties》: 国际电工委员会标准系列，规定了电绝缘材料耐热性（热老化）的测定和分级方法。

特定材料/产品标准：

• GB/T 3512-2014 《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》: 中国国家标准，等效于ISO 188。

• GB/T 2951.12-2008 《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12部分：通用试验方法—热老化试验方法》: 电线电缆行业常用。

• UL 746B 《Polymeric Materials - Long Term Property Evaluations》: 美国保险商实验室标准，涉及高分子材料的长期性能（包括热老化）评估。

• JASO D 001-94 《汽车用塑料材料耐热老化性试验方法》: 日本汽车行业标准。

这些标准详细规定了试验设备的要求、试样制备、老化条件（温度、时间）、测试程序、性能评估方法以及结果报告等内容。企业在进行空气热老化试验时，必须严格依据所选定的标准执行。