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老化測(cè)試(Aging Test)是通過(guò)模擬環(huán)境應(yīng)力(如熱、光、氧、濕度等),加速材料性能衰減過(guò)程,評(píng)估其長(zhǎng)期使用后的物理化學(xué)性質(zhì)變化的試驗(yàn)方法。核心目標(biāo)包括:
壽命預(yù)測(cè):量化材料在特定環(huán)境下的耐久年限;
失效分析:識(shí)別變色、脆化、開裂等失效模式;
配方優(yōu)化:指導(dǎo)抗老化添加劑(如抗氧化劑、紫外吸收劑)的用量調(diào)整。
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老化測(cè)試(Aging Test)是通過(guò)模擬環(huán)境應(yīng)力(如熱、光、氧、濕度等),加速材料性能衰減過(guò)程,評(píng)估其長(zhǎng)期使用后的物理化學(xué)性質(zhì)變化的試驗(yàn)方法。核心目標(biāo)包括:
壽命預(yù)測(cè):量化材料在特定環(huán)境下的耐久年限;
失效分析:識(shí)別變色、脆化、開裂等失效模式;
配方優(yōu)化:指導(dǎo)抗老化添加劑(如抗氧化劑、紫外吸收劑)的用量調(diào)整。
1. 作用機(jī)制
通過(guò)持續(xù)高溫加速材料內(nèi)部分子鏈運(yùn)動(dòng),促進(jìn)以下反應(yīng):
氧化降解:氧氣滲透引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(如橡膠裂解);
水解反應(yīng):水分侵入導(dǎo)致酯鍵斷裂(如聚酯類塑料);
揮發(fā)性成分流失:增塑劑/穩(wěn)定劑蒸發(fā)(如PVC變硬)。
2. 關(guān)鍵參數(shù)
參數(shù) | 典型范圍 | 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) |
---|---|---|
溫度 | 70℃ ~ 150℃ | ISO 188(橡膠) |
測(cè)試時(shí)長(zhǎng) | 24h ~ 1000h | UL 746B(塑料) |
氣氛控制 | 空氣/氧氣罐(加速氧化) | ASTM D572(氧彈法) |
3. 應(yīng)用場(chǎng)景
橡膠密封件:評(píng)估高溫下壓縮變形(如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙密封圈);
電子絕緣材料:測(cè)試介電強(qiáng)度衰減(例:UL認(rèn)證要求125℃×168h);
潤(rùn)滑油:粘度變化與沉積物生成(ASTM D2270)。
1. 作用機(jī)制
利用紫外線輻射(UV)協(xié)同溫度/濕度,引發(fā)材料表面光化學(xué)反應(yīng):
光氧化:UV光子斷裂化學(xué)鍵(如C-C鍵能<370kJ/mol易斷裂);
顏料褪色:染料分子吸收UV能量后電子躍遷;
濕熱協(xié)同:水分滲透加速微裂紋擴(kuò)展(如涂層剝落)。
2. 關(guān)鍵參數(shù)
參數(shù) | 技術(shù)要點(diǎn) | 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) |
---|---|---|
光源類型 | UVA-340(315~400nm,模擬太陽(yáng)光) | ISO 4892-3 |
UVB-313(280~315nm,加速破壞) | ASTM G154 | |
輻照強(qiáng)度 | 0.35~1.5W/㎡·nm@340nm(可調(diào)) | SAE J2020 |
循環(huán)模式 | 光照(UV+高溫)→冷凝(高濕)→噴淋(水沖) | GB/T 16422.3 |
3. 應(yīng)用場(chǎng)景
汽車外飾件:保險(xiǎn)杠UV照射500h后色差ΔE≤3(標(biāo)準(zhǔn)SAE J2527);
光伏背板:評(píng)估UV老化后透光率衰減(IEC 61215);
戶外涂料:測(cè)試粉化等級(jí)(ISO 4628-6)。
維度 | 熱老化測(cè)試 | 光老化測(cè)試 |
---|---|---|
主要應(yīng)力 | 高溫+氧氣 | 紫外線+溫度+濕度 |
失效部位 | 材料整體性能衰減 | 表面優(yōu)先破壞(褪色、粉化) |
典型設(shè)備 | 熱老化試驗(yàn)箱(空氣循環(huán)) | 紫外老化試驗(yàn)箱(UVA/UVB燈管) |
適用材料 | 橡膠、塑料、粘合劑、油脂 | 涂料、紡織品、塑料、木器漆 |
加速因子 | 阿倫尼烏斯模型(溫度每升10℃速率翻倍) | 輻照強(qiáng)度倍增(例:1.0W/㎡=3倍自然光) |
測(cè)試類型 | 評(píng)估項(xiàng)目 | 檢測(cè)方法 |
---|---|---|
熱老化 | 拉伸強(qiáng)度保留率 | ISO 37(橡膠拉伸) |
質(zhì)量變化率 | ASTM D573(重量法) | |
硬度變化(邵氏A) | ISO 868 | |
光老化 | 色差ΔE(CIE Lab系統(tǒng)) | ISO 11664-4 |
光澤度保留率(60°角) | ASTM D523 | |
表面粉化等級(jí)(0-5級(jí)) | ISO 4628-6 |
相關(guān)性驗(yàn)證:加速測(cè)試需通過(guò)實(shí)際戶外暴露數(shù)據(jù)校準(zhǔn)(如佛羅里達(dá)2年曝曬≈實(shí)驗(yàn)室UVB 1000h);
材料特異性:
熱老化慎用于熱敏材料(如某些生物降解塑料);
光老化需匹配光源光譜(例:UVB對(duì)聚碳酸酯過(guò)測(cè)試);
標(biāo)準(zhǔn)合規(guī):汽車/航空等領(lǐng)域需強(qiáng)制執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如GMW 3414、AIRBUS AITM 3-1004)。
老化測(cè)試是材料耐久性驗(yàn)證的科學(xué)工具,需根據(jù)材料特性、使用場(chǎng)景及行業(yè)規(guī)范選擇適配方法。熱老化聚焦整體熱氧穩(wěn)定性,光老化側(cè)重表觀耐候性,二者互補(bǔ)形成完整評(píng)估體系。
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