[發明專利]高分子材料的應力老化試驗裝置和方法

在審

• 申請號: 202111359030.8
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN113790964A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 彭煌;覃家祥;陶友季;揭敢新;王受和;時宇;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: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;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;何秋林

本發明涉及高分子材料的應力老化試驗裝置和方法，所述裝置可對材料樣品進行應力加載情況下的加速老化試驗裝置，而且試驗裝置結構緊湊，體積小，在擁有五個試驗工位時，仍可方便地放置于常用規格的環境試驗箱中進行加速老化試驗。

技術領域

本發明屬于高分子材料加速老化技術領域，具體涉及高分子材料的應力老化試驗裝置和方法。

背景技術

隨著節能、輕量化要求的提高和材料科技的發展，高分子材料在產品制造和工程建設上的應用越來越廣泛。但是高分子材料由于其分子結構的固有特點，在服役過程中，會受外界環境因素（光、氧、熱、水等）作用而發生老化失效，導致材料失效。高分子材料的老化失效已經影響到了多種產品的性能，并帶來安全問題。

國內對高分子材料在溫度、濕度及輻照等環境下的老化行為和老化機理已有較為廣泛的研究，對高分子材料光老化與熱老化行為與機理已有較深刻的理論認識；而在高分子材料的服役過程中，不僅會遭受溫度、濕度及輻照等氣候環境因素的作用，部分情況下還會遭受外部機械應力的作用，如橋梁纜索護套材料、建筑膜材料及橡膠密封材料等，其老化行為、失效模型等均與非應力條件下不同。目前，對于應力環境下高分子材料的老化行為和耐久性研究的相關報導較少。因此，高分子材料的耐久性評價還存在以下問題：一是對氣候和機械應力綜合環境下高分子材料的人工加速試驗方法研究較少，相關性低；二是缺乏應力和氣候綜合環境作用下高分子材料加速老化試驗裝置。

因此，為了更真實的模擬應力及氣候環境下材料的服役環境，本發明開發了可以對材料樣品進行應力加載的加速老化試驗裝置，結合自然環境和人工模擬環境，可以用于加速材料的老化，從而更準確地評價材料的耐久性，并預測其服役壽命，服務國家重大基礎設施的安全服役及運維。

發明內容

本發明的發明目的是，提供一種可以對材料樣品進行應力加載的老化試驗裝置。

本發明通過如下技術方案實現其發明目的：一種高分子材料的應力老化試驗裝置，包括截面為凹槽形的長條底座，還包括支架、夾具、彈簧、連桿、螺桿和應力傳感器，所述支架為一方形板件，其沿所述底座的長度方向垂直固定在倒扣的所述底座的頂面，兩側與所述底座的兩側平齊，所述支架上按其尺寸設有多個（兩個以上）長條形的鏤空槽，所述鏤空槽沿所述底座的長度方向排列，每個所述鏤空槽構成一個樣品安裝工位，所述夾具包括上夾具和下夾具，每個夾具均由夾片和壓片構成，所述壓片通過第二螺栓固定在所述夾片上，在所述樣品安裝工位中，所述夾片和壓片一個設置在左側，另一個設置在右側，所述上夾具的夾片通過螺桿配合鎖緊螺母吊裝在所述支架的頂面，所述連桿下端由所述樣品安裝工位穿出到所述底座的凹槽中，并在套裝所述彈簧后再通過螺母鎖定，所述連桿上端與所述下夾具的夾片相連，所述應力傳感器連接在所述螺桿與所述上夾具之間，或所述應力傳感器連接在所述連桿與所述下夾具之間，或所述應力傳感器套裝在所述螺桿上，或所述應力傳感器套裝在連桿上。

所述應力傳感器的信號接頭優選位于所述裝置的正或背面。

本發明裝置推薦用于啞鈴型高分子材料標準樣品的試驗，啞鈴型高分子材料標準樣品可參考GB/T 1040.2-2006進行制備。

本發明還提供一種利用上述裝置進行高分子材料應力老化試驗的方法，該發明目的的實現方案如下：

一種高分子材料的應力老化試驗方法，包括如下步驟：

（1）將啞鈴型高分子材料標準樣品固定到所述試驗裝置的上、下夾具之間；

（2）連接應力監測系統與所述應力傳感器，并設置應力偏差報警邊界條件；

（3）調整螺桿上的鎖緊螺母，使應力值達到預期設定值，試驗過程中，若監測到應力值偏差報警時，則重新調整應力值到所述預期設定值，保證施加在啞鈴型高分子材料標準樣品上的應力能保持較為恒定的狀態；

（4）將加載了啞鈴型高分子材料標準樣品的試驗裝置放在試驗環境中進行老化試驗，然后定期取樣，進行材料性能分析，計算其老化速率v1。