[發明專利]一種量化比較不同氣候環境對高分子材料老化損傷的方法

有效

• 申請號: 201811181744.2
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109540772B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 陶友季;時宇;揭敢新;王俊;李慧
• 申請（專利權）人: 中國電器科學研究院股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N3/08
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;高文龍

本發明公開了一種量化比較不同氣候環境對高分子材料老化損傷的方法，包括(1)樣品的選擇；(2)樣品的制備；(3)試驗站的選擇；(4)自然老化試驗；(5)數據處理：得出高分子材料樣品在不同氣候環境老化的拉伸強度保持率隨老化時間的關系曲線或者得到高分子材料樣品在不同氣候環境老化的色差性能增加值隨老化時間的關系曲線；(6)試驗結果的評定：如果評定氣候環境對高分子材料拉伸強度保持率的老化損傷，則以樣品的拉伸強度為關鍵性能指標做判據；如果評定氣候環境對高分子材料色差的老化損傷，則以樣品的色差為關鍵性能指標做判據，通過老化損傷嚴酷度來評估高分子材料在不同氣候環境的老化損傷。

技術領域

本發明涉及一種氣候環境對高分子材料老化損傷的方法，具體是指一種量化比較不同氣候環境對高分子材料老化損傷的方法，該方法適用于比較全球典型氣候環境對塑料、橡膠和涂料等高分子材料老化損傷。

背景技術

高分子材料包括塑料、橡膠和涂料三大類，廣泛應用于機械、航空航天和交通運輸等各行各業，隨著節能和裝備輕量化的發展，“以塑代鋼”成為目前材料研究的熱門和重點。與金屬材料和無機材料相比，高分子材料由于其分子結構存在共價鍵和長鏈結構，很容易在自然界中的太陽光、熱、水等環境因素作用下發生分子鏈斷裂或交聯等分子結構的改變，從而導致性能劣化，產生老化損傷。

影響高分子材料老化的主要氣候環境因素為太陽輻射、溫度和水。由于受太陽輻射、大氣環流、下墊面和人類活動等影響，地球上存在各種各樣的氣候，不同氣候區由于緯度、海拔、地形和地理形特征的不同，太陽輻射量、氣溫、降雨量和濕度存在顯著差異，因而各種氣候環境對高分子材料的老化損失存在明顯差異，老化速率相差高達幾十倍，這就給裝備的設計與選材提出難題。為了保證裝備在不同環境下安全服役，在產品設計時需要針對關鍵性能對材料在使用地區的服役壽命做預估。

不同地區的太陽輻照、氣溫和濕度等單一環境因素的差異，文獻已有大量報道，也有學者開展常用高分子材料在不同氣候的老化試驗，得出材料在不同氣候環境的老化行為，但是，由于不同高分子材料的結構、組成和聚集態的不同，不同氣候環境對一種高分子材料的老化損傷速率不能簡單推廣到另一種高分子材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種量化比較不同氣候環境對高分子材料老化損傷的方法，用于比較全球典型氣候環境對塑料、橡膠和涂料等高分子材料老化損傷。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：一種量化比較不同氣候環境對高分子材料老化損傷的方法，包括試驗實施環節和試驗結果評定環節，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)樣品的選擇；

(2)樣品的制備；

(3)試驗站的選擇；

(4)自然老化試驗：在M種不同的典型氣候環境下分別建立試驗站，M為大于等于1的自然數，開展高分子材料樣品的自然老化試驗，試驗時間至少為1整年，根據高分子材料耐候性強弱，試驗時間以1年為單位遞增，直至高分子材料樣品發生失效為止，試驗期間按一定時間間隔取樣，測試性能，記錄數據，時間間隔為1個月、3個月或6個月，如果不明確失效臨界值，以性能下降至初始性能的50％作為失效判據，高分子材料樣品朝赤道正南與水平面呈45°放置；

(5)數據處理：如果考察氣候環境對高分子材料拉伸強度保持率的機械性能的老化損傷，則高分子材料的拉伸強度保持率隨著老化時間增加而下降，用拉伸強度保持率作為縱坐標，老化時間作為橫坐標，在直角坐標系作圖，得出高分子材料樣品在不同氣候環境老化的拉伸強度保持率隨老化時間的關系曲線，所述的拉伸強度保持率指材料老化一定時間后的拉伸強度性能值與未老化的拉伸強度初始性能值的比值；如果考察氣候環境對高分子材料色差的老化損傷，則高分子材料的色差隨老化時間增加而上升，用色差性能增加值作為縱坐標，老化時間作為橫坐標，在直角坐標系作圖，得到高分子材料樣品在不同氣候環境老化的色差性能增加值隨老化時間的關系曲線；

(6)試驗結果的評定：