[發明專利]一種評定高分子材料使用壽命的方法

無效

• 申請號: 201210532339.7
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102967620A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 黃勇
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高分子材料，特別是一種評定高分子材料使用壽命的方法。

背景技術

高分子材料被廣泛應用于工業生產、居民生活中，如設備元器件、電源線等。由于高分子材料在使用過程中或自然環境中會出現老化等現象，將嚴重影響企業安全生產，因此簡便、正確評定高分子材料使用壽命以便及時處理材料老化情況顯得非常重要。

國內外長期沿用的試驗方法是常規老化法(CA)，其原理是絕緣壽命的對數與絕對溫度的倒數成直線關系。

人工熱老化試驗是評定復合材料耐熱老化性能的人工加速老化試驗方法。熱老化試驗方法的研究已經比較成熟，但還不夠理想。近年來，用吸氧法、差熱分析、熱重分析法進行熱老化實驗研究的工作已得到廣泛的重視和發展。

材料在高溫下長期使用，性能逐漸下降，是因為在光和熱等能量的作用下發生了熱降解、交聯等化學反應的結果，所以熱老化壽命的實質是老化速度的快慢，即反應動力學的問題。通常材料在較低溫度下的壽命往往很長，但是我們可用一定溫度下的壽命快速推算出材料的熱老化壽命以便評估其使用期限。

發明內容

本發明的目的是提供一種評定高分子材料使用壽命的方法來快速推算出材料的熱老化壽命以便評估其使用期限。

本發明的技術方案是：一種評定高分子材料使用壽命的方法選取木質素高分子材料作為實驗材料，進行熱分解實驗，分別通過動力學方法和等溫實驗法對木質素進行熱重分析，建立木質素失重10％為壽命上限的壽命方程，并進行氮氣氣氛和空氣氣氛的對比實驗。

所述木質素，又稱木素(Lignin)，是植物體次生代謝合成的一種天然有機高分子物質。木質素結構中含有的多種官能團如芳香核、羥基、羧基、甲氧基等在合成高分子化合物時具有多方面的能力，因此木質素的結構使它成為一系列有機化學物質潛在的重要資源。

熱重分析是指在程序充值溫度下測量物質的質量變化與溫度關系的一種技術，通常又稱之為熱重法，測得的記錄曲線稱為熱重曲線(TG曲線)，其縱坐標為試樣的質量，橫坐標為試樣的溫度或者時間。

用Ozawa求取木質素熱分解的活化能是E＝91.54kJ/mol(氮氣氣氛中)和E＝108.67kJ/mol(空氣氣氛中)，a＝4781.11(氮氣氣氛中)和a＝5675.57(空氣氣氛中)，等溫實驗法求取b＝-7.61581(氮氣氣氛中)和b＝-8.75879(空氣氣氛中)，最終得到木質素壽命方程。

所述木質素的壽命方程分別是lgt＝4781/T-7.6185(氮氣氣氛中)和lgt＝5675.57/T-8.7588(空氣氣氛中)。

本發明的優勢在于：利用熱重點斜法求出的木質素在不同氣氛中不同溫度下失重10％的壽命與動力學方法求出的壽命和等溫實驗法求出的壽命也是非常接近，所以熱重點斜法是一個很好評定高分子材料使用壽命的方法。

具體實施方式

用氮氣氣氛中的等溫實驗方法推導壽命方程：

選用木質素為實驗材料，吹掃氣體用N₂，流速150mL/min做為實驗條件。木質素在90℃，100℃，110℃，120℃，150℃，200℃處分別恒溫120min。記錄實驗數據在表1。

表1N₂吹掃木質素在不同溫度下的參數變化