耐热老化检测：评估材料抵抗高温劣化的关键手段
耐热老化检测是评估材料（特别是高分子聚合物、橡胶、塑料、涂料、粘合剂、电线电缆绝缘层、密封件等）在长期或周期性的热环境作用下，其物理、机械、电气或化学性能随时间变化稳定性的关键试验方法。材料在使用过程中，不可避免地会暴露在各种温度条件下，高温会加速材料内部发生的化学反应（如氧化、热降解、交联、挥发性成分损失等），导致材料发生变硬、变脆、开裂、粉化、强度下降、伸长率降低、颜色变化、绝缘性能下降等一系列劣化现象，最终影响产品的使用寿命、安全性和可靠性。通过严格的耐热老化检测，可以预判材料在实际应用中的长期性能表现，为产品设计选材、工艺改进、质量控制和寿命评估提供至关重要的科学依据，从而避免因材料过早失效带来的经济损失和安全风险。
核心检测项目
耐热老化检测的核心目的是量化材料在热应力作用下的性能衰变程度。常见的检测项目包括但不限于：
- 物理性能变化： 如外观变化（颜色、光泽度、透明度、表面状态如粉化、开裂、起泡、起皱），尺寸变化（收缩或膨胀），质量变化（失重率）。
- 机械性能变化： 这是最重要的评判指标，主要包括：
- 拉伸强度变化率及保留率
- 断裂伸长率变化率及保留率
- 撕裂强度变化
- 硬度变化（邵氏A/D， 洛氏等）
- 冲击强度/韧性变化
- 压缩永久变形
- 电气性能变化： 对于电线电缆、绝缘材料等至关重要，如体积电阻率、表面电阻率、介电强度、介电常数和介电损耗角正切值的变化。
- 其他特定性能： 如粘合强度变化（对于粘合剂、涂层）、密封性能变化（对于密封件）、熔融指数变化（对于热塑性塑料）等。
常见耐热老化检测项目与目的
| 检测项目类别 |
具体项目 |
主要目的 |
| 物理性能 |
外观、尺寸、质量 |
观察表面劣化、形变及挥发损失 |
| 机械性能 |
拉伸强度/伸长率 |
评估材料承载、变形能力及硬度变化 |
| 硬度、冲击强度 |
| 电气性能 |
电阻率、介电强度 |
评估绝缘材料电性能稳定性 |
关键检测仪器
进行耐热老化检测的核心设备是热老化试验箱（或称烘箱、老化箱）。对其主要要求包括：
- 温度范围： 需覆盖标准要求的测试温度，通常高于材料预期使用温度（如70°C, 85°C, 100°C, 125°C, 150°C甚至更高）。
- 温度均匀性： 箱内工作区域的温度波动和偏差必须严格控制（如±2°C或±3°C以内），这是保证试验结果重现性和可比性的关键。
- 温度稳定性： 在设定温度下长时间保持稳定。
- 换气系统： 对于需要空气置换的开放式老化试验（如某些塑料、橡胶标准），设备需具备可调节的换气速率功能（如每小时换气次数）。
- 强制空气循环： 确保箱内热量均匀分布。
- 样品架： 设计应避免试样相互接触或箱壁接触，且由不易老化的材料制成（如不锈钢）。
- 安全装置： 超温保护、过流保护等。
此外，根据检测项目，还需要配合使用相应的性能测试仪器，如万能材料试验机（测拉伸、压缩、弯曲等）、硬度计、冲击试验机、电性能测试仪（高阻计、介电强度测试仪）、测厚仪、色差仪、天平、游标卡尺等。
主要检测方法
耐热老化检测的基本方法是将试样置于恒定高温的热老化试验箱中，持续暴露一段时间（通常以小时、天或周计），然后在标准实验室环境（通常23±2°C, 50±5%RH）下调节规定时间后，测量其性能，并与未老化的原始试样（或同时进行对比试验的对照样）的性能进行对比。关键步骤包括：
- 试样制备： 按相关标准规定制备标准形状和尺寸的试样。
- 初始性能测试： 在老化前测试试样的关键性能（作为基准值）。
- 放置试样： 将试样合理放置在热老化箱中，确保空气能自由流通，避免相互接触或接触箱壁。
- 设定条件与老化： 根据标准规定设定老化温度和时间。温度是加速老化的关键因素，通常在材料预期使用温度之上选择一个或多个温度点进行加速试验。时间则根据预期寿命和加速因子设定。
- 取出与调节： 老化结束后，取出试样，在标准实验室环境下调节足够时间（通常16-96小时），使其温度、湿度平衡。
- 最终性能测试： 测量试样老化后的性能。
- 结果计算与评价： 计算各项性能的变化率（如拉伸强度变化率% = (老化后值 - 老化前值) / 老化前值 * 100%）或保留率（老化后值 / 老化前值 * 100%）。将结果与标准要求或客户规格进行比对，判断材料耐热老化性能是否合格。
Arrhenius方法： 常用于预测材料在较低使用温度下的长期寿命。通过在多个更高温度下进行加速老化试验，建立性能衰减与温度的关系（通常认为是热激活过程，遵循Arrhenius方程），外推得到材料在使用温度下的预期寿命。
常用检测标准
耐热老化检测的标准化至关重要，确保了不同实验室、不同时间、不同人员测试结果的可比性和可靠性。国内外相关标准繁多，以下列举一些广泛应用的标准：
- 国际标准 (ISO):
- ISO 188: Rubber, vulcanized or thermoplastic - Accelerated ageing and heat resistance tests （橡胶热空气老化）
- ISO 2578: Plastics - Determination of time-temperature limits after prolonged exposure to heat （塑料长期热暴露后时间-温度极限测定）
- IEC 60216 (系列): Electrical insulating materials - Thermal endurance properties （电气绝缘材料耐热性）
- 中国国家标准 (GB):
- GB/T 3512: 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验 （等效ISO 188）
- GB/T 7141: 塑料热老化试验方法
- GB/T 11026 (系列): 电气绝缘材料 耐热性 （等效IEC 60216）
- 美国材料与试验协会标准 (ASTM):
- ASTM D573: Standard Test Method for Rubber—Deterioration in an Air Oven （橡胶空气烘箱老化）
- ASTM D865: Standard Test Method for Rubber—Deterioration by Heating in Air (Test Tube Enclosure) （橡胶试管加热老化）
- ASTM D3045: Standard Practice for Heat Aging of Plastics Without Load （塑料无负荷热老化）
- ASTM E145: Standard Specification for Gravity-Convection and Forced-Ventilation Ovens （烘箱规范）
- 其他国家和行业
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
扫一扫，更多精彩