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热老化试验（低温柔性/ 低温弯折性）检测

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发布时间：2025-07-15 00:09:45 更新时间：2025-07-14 00:09:45

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

热老化试验中的关键性能验证：低温柔性与低温弯折性检测

热老化试验是评估材料（尤其是高分子聚合物、橡胶、塑料、密封材料、防水卷材、涂层等）在模拟长期使用或储存于高温环境后，其物理、化学及机械性能变化情况的重要手段。其中，低温柔性（Low Temperature Flexibility）和低温弯折性（Low Temperature Bendability）是材料在经历热老化后，于低温环境下抵抗脆性断裂或保持柔韧弯曲能力的关键性能指标。热老化过程可能导致材料内部发生氧化降解、增塑剂迁移或挥发、分子链断裂或交联等变化，这些变化通常会显著削弱材料在低温下的柔韧性或抗弯折性能，使其更容易在低温应力作用下开裂或断裂。因此，在热老化后对这些低温性能进行检测，对于评价材料在严苛温度循环环境下的长期耐用性、可靠性和安全性至关重要，广泛应用于建筑、汽车、航空航天、电线电缆、新能源等领域。

检测项目

核心检测项目聚焦于材料在经历规定条件的热老化处理后，在设定的低温环境下的柔性或抗弯折能力：

低温柔性检测： 评估材料在低温下绕规定直径的弯曲轴弯曲时，其表面是否出现裂纹或断裂。通常用于片状、薄膜状或带状材料（如防水卷材、涂层、密封带）。
低温弯折性检测： 评估材料在低温下承受反复弯折（通常是180°来回弯折）的能力，观察其是否出现裂纹、断裂或分层。更侧重于模拟动态的弯曲应力。

这两项检测的核心目的都是判断材料在低温下是否发生脆化失效。

检测仪器

进行低温柔性/低温弯折性检测所需的主要仪器包括：

低温试验箱（或低温弯折仪配套冷槽）： 提供精确可控且稳定的低温环境（常用范围如-70°C至室温），用于将材料试样和弯曲装置冷却至规定测试温度。要求温度均匀性好、控温精度高（通常±0.5°C或±1°C）。
弯曲装置/弯折仪：
- 低温柔性测试： 通常由一对平行板或一个可调节直径的弯曲轴（金属棒或圆轴）组成，用于在低温下对试样进行规定直径的弯曲操作。
- 低温弯折性测试： 多为手动或自动操作的夹具，可对试样进行规定次数（如1次、3次、10次等）的180°来回弯折（如GB/T 328.14中的弯折仪）。
试样夹持装置： 用于在低温箱内固定试样和弯曲装置。
计时器： 控制试样在低温环境中的保温时间以及在弯曲/弯折状态下的保持时间。
防护手套与工具： 用于在低温环境下安全操作试样和装置。

检测方法

检测流程一般遵循以下步骤：

试样制备： 按照相关标准规定，从经过规定条件（温度、时间、气氛）热老化处理后的材料上裁切标准尺寸的试样，并做好标记。
预处理（可选）： 根据标准要求，可能需要在标准实验室环境下对试样进行状态调节。
设置低温环境： 将低温试验箱设定至规定的测试温度（如-25°C, -30°C, -40°C等）。
冷却： 将试样和清洁干燥的弯曲装置（弯曲轴或弯折夹具）放入已到达设定温度的低温箱中，保温规定时间（如1小时、2小时、4小时），确保试样内外温度均匀。
弯曲/弯折操作（关键步骤）：
- 对于低温柔性：在低温箱内，迅速将试样围绕规定直径（如20mm, 30mm, 50mm等）的弯曲轴弯曲180°（或标准规定的角度，如90°或U型）。弯曲过程应在规定时间内（如1-3秒）完成。弯曲后，试样在此弯曲状态下保持规定时间（如1秒或10秒）。
- 对于低温弯折性：在低温箱内，使用弯折仪夹具夹住试样一端，在规定时间内（如1秒）将其绕规定直径的轴（或直接对折）弯折180°，然后立即以相同速度（1秒内）弯折回原位（0°），此为一次弯折循环。重复进行规定的弯折次数（如1次、3次等）。
取出与恢复： 小心地将弯曲或弯折后的试样从装置上取下（如果已弯曲成特定形状，可保持该形状），在室温下放置规定时间（如1-2小时），让温度回升至室温。
结果判定： 在良好光照条件下（通常用肉眼或低倍放大镜，如6倍），仔细检查试样弯曲或弯折区域的外表面（及内表面，如可能）。记录是否出现任何裂纹、断裂、分层等破坏现象，并测量裂纹长度（如果标准要求）。

失效判据： 通常，若在弯曲/弯折区域或附近未观察到肉眼可见的裂纹或断裂（或裂纹长度未超过标准规定阈值，如1mm），则判定为通过（PASS），否则为不通过（FAIL）。

检测标准

低温柔性/低温弯折性检测通常遵循国际、国家或行业标准，不同材料和应用领域适用的标准各异。以下是一些广泛应用的通用和特定材料标准示例：

通用高分子材料/塑料：
- ISO 4649: 硫化橡胶或热塑性橡胶耐低温性能的测定 (弯曲试验) - 该标准包含低温弯曲测试方法。
- ASTM D746: Standard Test Method for Brittleness Temperature of Plastics and Elastomers by Impact - 虽然主要针对脆性温度，但低温弯曲性相关。
防水卷材：
- GB/T 328.14: 建筑防水卷材试验方法第14部分：沥青防水卷材低温柔性 - 中国国家标准，规定具体方法。
- GB/T 328.15: 建筑防水卷材试验方法第15部分：高分子防水卷材低温弯折性 - 中国国家标准。
- EN 1109: Flexible sheets for waterproofing - Bitumen sheets for roof waterproofing - Determination of flexibility at low temperature - 欧洲标准。
- EN 495-5: Flexible sheets for waterproofing - Determination of foldability at low temperature - Part 5: Plastic and rubber sheets for roof waterproofing - 欧洲标准。
- ASTM D1970/D1970M: Standard Specification for Self-Adhering Polymer Modified Bituminous Sheet Materials Used as Steep Roofing Underlayment for Ice Dam Protection - 包含低温弯曲要求和方法参考。
电线电缆绝缘/护套：
- IEC 60811-504: Electric and optical fibre cables - Test methods for non-metallic materials - Part 504: Mechanical tests - Bending tests at low temperature for insulation and sheaths - 国际电工委员会标准。
- GB/T 2951.14: 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第14部分：通用试验方法—低温试验—绝缘和护套低温弯曲试验 - 中国国家标准。
密封材料（如密封胶）：
- GB/T 13477.7: 建筑密封材料试验方法第7部分：低温柔性的测定 - 中国国家标准。
- ISO 8339: Building construction — Sealants — Determination of tensile properties (Extension to break) — 虽然主要测拉伸，但低温环境下的测试常用以评判低温柔性保持率。