[發明專利]一種聚乙烯材料熱氧老化程度的檢測方法

無效

• 申請號: 201010133472.6
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101813647A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 陽永榮;施小妹;王靖岱;蔣斌波;范麗娜;歷偉;杜麗君
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N24/00
• 分類號: G01N24/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于聚合物材料性能檢測領域，尤其涉及一種聚乙烯材料熱 氧老化程度的檢測方法。

背景技術

聚乙烯是當今世界上產量和消費量最大的通用塑料產品之一。它無 臭、無毒，具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70～-100℃)，化 學穩定性好，能耐大多數酸堿的侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性 小，電絕緣性能優良，用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、 單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。 但聚乙烯對于環境很敏感，尤其耐熱老化性差。常見的聚乙烯制品在使 用過程中主要受熱氧老化的影響。聚乙烯材料(尤其是電線電纜料，管 道材料)的老化速度隨壞境而異，常規的壽命預測方法并不能完全適用， 因此對聚乙烯材料老化程度的檢測很為必要。

聚乙烯熱氧老化從微觀結構上講，主要表現在結構官能團(如羰基， 羥基)含量的增加；從力學行為上講，主要表現在材料失去延展性而脆 化。

傳統的檢測聚乙烯材料老化程度的方法有：(1)紅外羰基吸收法。 即用羰基吸收譜帶面積表示羰基濃度研究熱氧老化程度。由于聚乙烯在 老化過程中會分解成小分子而揮發掉，故用紅外光譜測定的試樣中的羰 基實際是不揮發的羰基。可以認為，在一些試樣中，用紅外光譜測定的 羰基遠比實際產生的少。此外，含穩定劑的聚乙烯穩定體系是多組分的 復雜體系，各種穩定劑對不揮發羰基增長的影響不一樣，含有某些穩定 劑的試樣在破壞前就已累積了大量的羰基，而含有另一種穩定劑的試樣 則即使在試樣破壞后也累積不了多少不揮發羰基。該方法還要求檢測樣 品為透明薄片，不適合諸如含碳黑的有色材料的檢測。(2)黃色指數法。 該方法采用自動記錄分光光度計，從試樣對紅、綠、藍三種光的反射率 (或透射率)計算得到表示材料黃色深淺的指標。這種測試方法適合用 于無色透明、半透明和近白色不透明的材料，用板狀、片狀，薄膜狀和 粉、粒料的試樣均可，但不適用于含有熒光物質的塑料。(3)拉伸性能 指標。該方法測試結果的偶然性因素很大，且需較復雜的制樣過程，所 需試樣量大。由此可見，上述三種方法均不具有普遍適用性。因此，發 展新型的簡便快捷且準確、普遍適用的聚乙烯材料熱氧老化程度檢測技 術具有重要意義。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供了一種聚乙烯材料熱氧老化程 度的檢測方法。本方法以聚乙烯材料的分子運動性、凝聚態結構和性質 作為基礎，通過對聚乙烯分子運動性能、結晶相、界面相及無定形相的 測試分析，方便快捷地判斷聚乙烯材料的使用性能及老化程度。

本發明所述的方法是通過定量表征聚乙烯材料分子鏈段的運動性能 和凝聚態結構來對聚乙烯材料的老化程度進行評價。

聚乙烯是一種半結晶聚合物，其凝聚態結構包括結晶相、界面相、 無定形相的含量及各相區的大小，如圖1所示。研究表明，晶區間的系 帶分子(即連接相鄰兩晶區的分子)含量直接影響材料的力學性能。而 聚合物的界面相的百分含量與系帶分子含量緊密相關，從而會對材料的 使用性能，特別是長期力學性能產生重要影響。在老化過程中，結晶相、 界面相及無定形相之間相互轉化。三者隨老化程度的不同而變化：聚乙 烯老化過程通常伴隨著界面相及無定形相內分子鏈斷裂以及不同程度的 鏈交聯，斷裂的鏈段若具有足夠的運動性將會融入結晶相中，發生化學 結晶。相應地，界面相及無定形相內熱氧化分解產生的小分子揮發，使 得聚乙烯三相含量，尤其是界面相含量發生變化，分子鏈段運動性能也 發生變化。這種由老化引起的相含量及分子鏈段運動性能的改變與聚乙 烯老化程度有密切的關聯。