[發(fā)明專利]能夠集成收集高分子材料老化產(chǎn)物的老化試驗(yàn)箱及試驗(yàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010077023.8
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111157440A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)Ｏ?/a>;高峽
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市理化分析測試中心
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 許姣

本發(fā)明公開一種能夠集成收集高分子材料老化成分的老化試驗(yàn)箱及試驗(yàn)方法，能夠收集高分子材料老化顆粒、收集高分子材料的揮發(fā)性老化產(chǎn)物以及高分子材料水溶性老化產(chǎn)物。包括：用于為高分子材料粉體提供老化和分解環(huán)境的具有光源的密閉老化試驗(yàn)箱體；設(shè)置在所述老化試驗(yàn)箱體內(nèi)裝有水的所述玻璃收集水槽，高分子材料粉體置于所述玻璃收集水槽內(nèi)，在所述玻璃收集水槽內(nèi)老化和分解；同時(shí)所述老化試驗(yàn)箱體收集高分子材料老化顆粒及高分子材料水溶性老化產(chǎn)物；用于在所述老化試驗(yàn)箱體與氣泵之間形成氣流閉循環(huán)的氣流循環(huán)單元，所述氣流循環(huán)單元中設(shè)置有用于收集高分子材料揮發(fā)性老化產(chǎn)物的氣體吸附管。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種老化試驗(yàn)箱，具體涉及一種能夠集成收集高分子材料老化產(chǎn)物的老化試驗(yàn)箱。

背景技術(shù)

高分子材料種類繁多、數(shù)量龐大，經(jīng)老化、降解過程會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜多樣的化學(xué)物質(zhì)，這些產(chǎn)物進(jìn)入生態(tài)循環(huán)中會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生影響，尤其是“微塑料”已經(jīng)存在于湖海山川和我們生活中的方方面面。

高分子材料難以完全降解，處理不當(dāng)會(huì)造成白色污染，在環(huán)境中也會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)。在機(jī)械作用力、日光照射、磨損等作用下，經(jīng)過長時(shí)間的暴露積累，高分子分解為尺寸很小的碎片，即“微塑料”；同時(shí)，材料中的基體高分子鏈段在光、氧等作用下，會(huì)發(fā)生斷裂生成小分子化學(xué)物質(zhì)，加入的有機(jī)小分子添加劑也會(huì)發(fā)生氧化、分解等反應(yīng)。

高分子材料發(fā)生物理變化分解或脫落產(chǎn)生的微塑料(通常指直徑或長度小于5mm的纖維、碎片或顆粒)，存在于我們生活中的方方面面，在德國啤酒、法國蜂蜜、中國食鹽以及全球范圍內(nèi)瓶裝飲用水中都發(fā)現(xiàn)了它的身影，其廣泛分布于大氣、土壤和水體中，已經(jīng)入侵到了南極海域和北冰洋。由于其具有較大的比表面積、能吸附更多的污染物及更容易進(jìn)入生物體等特殊性質(zhì)，對水體環(huán)境造成的危害比大塊塑料大的多。然而目前我國水體中微塑料的濃度、種類、分布等數(shù)據(jù)非常缺乏，相關(guān)基礎(chǔ)研究較少，不利于微塑料的監(jiān)測、管理和控制，目前，還沒有規(guī)范性檢測技術(shù)與相關(guān)管理措施。

高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物多數(shù)為醇、醛、酸、酯、酮、酚類等有機(jī)小分子。這些種類復(fù)雜、數(shù)量龐大的高分子相關(guān)有機(jī)污染物進(jìn)入環(huán)境后，對環(huán)境的影響尚不明確，鮮有研究報(bào)道。因此對高分子相關(guān)的有機(jī)污染物進(jìn)行鑒定及溯源研究，是進(jìn)行環(huán)境安全評價(jià)和相關(guān)毒理研究的基礎(chǔ)，能為未來環(huán)境監(jiān)測指引方向。

但是，目前其對環(huán)境的影響及相關(guān)基礎(chǔ)研究還很不足。針對高分子相關(guān)有機(jī)污染物的鑒定及溯源研究，分析其中高分子相關(guān)污染物的種類含量，進(jìn)行成分溯源時(shí)必須在自然環(huán)境中采集到有效的樣品。但是樣品的收集難度很大，比如從水體里采集到的水樣，對其中的物質(zhì)進(jìn)行分離和富集時(shí)很難得到有效樣品，效率低、代價(jià)大，而且富集到的樣品的代表性和多樣性有限，無法獲得在環(huán)境中所發(fā)生的復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)信息，特別是難以獲得在復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化中產(chǎn)生的水溶性和揮發(fā)性產(chǎn)物的詳細(xì)信息，不利于開展針對性研究。通常的研究方法是利用老化試驗(yàn)箱，模擬高分子材料老化降解、使用過程和暴露環(huán)境，加速高分子材料的老化和分解。

從試驗(yàn)研究角度來說，在老化試驗(yàn)箱內(nèi)對高分子材料顆粒進(jìn)行老化和分解與自然環(huán)境中的高分子材料的老化和分解更為相似。但目前老化試驗(yàn)箱存在的問題為：

(1)難以收集高分子材料老化顆粒，難以收集高分子材料揮發(fā)性老化產(chǎn)物，難以收集高分子材料水溶性老化產(chǎn)物等問題。

(2)難以在老化箱內(nèi)獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息：高分子材料揮發(fā)性老化產(chǎn)物通過采用化學(xué)傳感器或光學(xué)傳感器進(jìn)行檢測，但利用化學(xué)傳感器直接檢測揮發(fā)性老化產(chǎn)物濃度時(shí)，由于此類傳感器易出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，影響檢測結(jié)果；而且此類傳感器的輸出在很大程度上會(huì)受空氣擾動(dòng)、現(xiàn)場環(huán)境變化的影響，因此該檢測方法具有較差的穩(wěn)定性，測量精度也不理想；利用光學(xué)傳感器檢測時(shí)，雖然此類傳感器的核心元件外形尺寸可以很小，但是解析電路復(fù)雜，功率較大，都不適合在老化箱內(nèi)使用。

此外，在不破壞老化箱的情況下，內(nèi)部信息無法由外界獲得。

發(fā)明內(nèi)容