[發明專利]一種高分子材料高加速老化試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110229153.3
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113155715B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 覃家祥;彭煌;王受和;陶友季;祁黎;王俊
• 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
• 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;劉艷麗

本發明公開了一種高分子材料高加速老化試驗裝置，裝置包含紫外光反射系統、樣品溫度控制系統、太陽跟蹤系統及多環境因素協調控制系統等，其中紫外光反射系統呈球凹面，可以實現更高效的聚光，紫外光反射系統中的反射鏡表面采用了組合型發射膜，該反射膜具有高紫外反射率、大帶寬和高耐久性，樣品溫度控制系統通過溫控機構控溫，溫控效果更好；同時，還公開了該利用該裝置進行加速老化的方法，該設備通過跟蹤太陽并聚光，其加速老化速率高達30～50倍，為高分子材料的快速老化評價提供了支撐。

技術領域

本發明屬于高分子材料加速老化技術領域，具體涉及一種高分子材料高加速老化試驗裝置及方法。

背景技術

工業上，為了準確、快速評價高分子材料的耐候性能，同時滿足在材料配方的篩選、耐老化性能的提高、壽命預估等方面的要求，人們通常需要通過人工加速老化實驗的方法來實現，包括氙燈加速老化、紫外燈加速老化、高壓/中壓汞燈加速老化、碳弧燈老化等，也取得了一定的成果和進展。人工加速老化試驗雖然周期短、時效快、重現性高，但是人工光源與自然光光譜存在較大差異，同時也忽略了晝夜溫差、季節變化及空氣活性組分等因素的影響，不能完全、真實地反映自然環境中全部因素，導致該環境下高分子材料老化失效規律和老化機理與自然環境中的存在一定差異，使得老化試驗結果的可信度相對較低。因此，基于人工加速老化試驗評價耐候性的高分子材料在投入使用后，依然會存在提前老化失效的問題，嚴重影響裝備產品的服役壽命。

太陽跟蹤聚光加速老化試驗是一種利用太陽跟蹤聚光裝置，增加試驗期間試驗樣品暴露表面太陽輻照量的自然加速老化試驗方法。相比于人工加速試驗，太陽跟蹤聚光加速老化試驗成本較低，且相關性和可信度還比較高。因此，近年來太陽跟蹤聚光加速老化試驗方法在汽車、建材、涂料等行業得到了廣泛的應用，用于裝備產品的材料配方篩選及耐久性評價。但是目前的太陽跟蹤聚光加速老化試驗設備由于結構設計的限制及反射鏡紫外光反射率相對較低，導致其試驗加速倍率只有6～8倍，試驗周期依然相對較長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高分子材料高加速老化試驗裝置，該裝置通過跟蹤太陽并反射聚光，使得加速老化試驗過程中高分子材料樣品表面接受到高倍率的輻照強度，同時保持輻照強度的均一性、輻照量一致性及樣品溫度穩定性，實現高分子材料的高加速老化，加速倍率約為30～50倍，大大縮短試驗周期。

本發明的目的還在于提供一種利用上述裝置進行高分子材料高加速老化試驗的方法，該方法在材料老化機理不變的情況下，能增強高分子材料樣品表面接受到的紫外光輻照強度，并控制樣品的表面溫度在一定范圍，實現樣品的加速老化。

本發明的上述第一個目的可以通過以下技術方案來實現：一種高分子材料高加速老化試驗裝置，包括：

紫外光反射系統；

樣品溫度控制系統；

太陽跟蹤系統；

多環境因素協調控制系統；

其中：

所述紫外光反射系統的主體結構為球凹面，主要由凹面框架和用于固定所述凹面框架的固定架組成，所述凹面框架上設有多個反射鏡；

所述樣品溫度控制系統包括支架、樣品臺和溫控機構，所述支架一端連接所述紫外光反射系統，另外一端上設置樣品臺，所述樣品臺上設置有樣品和用于控制樣品溫度的溫控機構，所述樣品與所述紫外光反射系統相對設置且位于所述反射鏡的反射中心位置，所述溫控機構位于所述樣品的周圍；

所述太陽跟蹤系統包括垂直旋轉機構、水平旋轉機構和底座，所述水平旋轉機構安裝在底座上，所述垂直旋轉裝置與所述紫外光反射系統相連接，通過所述垂直旋轉機構和所述水平旋轉機構，所述紫外反射系統的反射面始終與太陽光直射垂直；

所述多環境因素協調控制系統包括控制箱和傳感元件。

優選的，所述反射鏡為20～60塊。