老化的定义
在材料的使用过程中,由于受到热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用, 材料的化学组成和结构会发生一系列变化,物理性能也会相应变坏,如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度,这些变化和现象称为老化,材料老化的本质是其物理结构或化学结构的改变。
老化的影响因素
辐射、温度、水
影响因素——太阳辐射
太阳辐射
到达地表的日光辐射介于295-3000nm。通常分为3个主要波长范围:紫外线(UV)、可见光(VIS)、红外线(IR)。
能量与波长的关系:E=h c/λ。
波长越短,能量越高,越有可能破坏分子的化学键;紫外光对塑料老化有重要影响。
辐射对材料老化影响的两个前提条件:
1.吸收日光辐射产生光化学反应;
2.吸收的辐射能大于分子键能,材料出现降解或老化。
影响因素——温度
暴露试样的表面最高温度主要依赖于辐照强度、吸收的辐射量、试样自身的热传导、与空气或与试样架之间的热传递等; 温度升高10℃,化学反应速度会提高近两倍。
影响因素——水
脱水过程:材料表面产生拉伸应力,材料内部产生压缩应力;
吸水过程:材料表面产生收缩应力,材料内部产生拉伸应力。
不断的脱水与吸水会造成应力裂纹。
老化测试——户外暴晒
户外暴晒(材料、零部件、整车)是指直接暴露在日光和其它的气候条件下,是最直接评估耐候性能的方法。
户外暴晒优点:吻合性好,简单易操作,成本低。
户外暴晒不足:周期长,气候多样,不同样品在不同气候下的敏感性不一样。
老化测试——人工加速老化
比室外自然老化测试更快地评估材料的耐久性。
优点:快速, 可重复,不受日夜、季节变化及气候条件影响, 温度、热循环、湿度及水分可调。
设备:氙灯老化试验箱,紫外老化试验箱,碳弧老化试验箱,阳光模拟试验舱等。
老化研究的意义
通过对材料老化过程进行研究,寻求失效机理,指导选材,预估产品寿命。进而采取适当的防老化措施,提高材料耐老化性能,延缓老化速率,达到延长使用寿命的目的。
部分图文来自于网络
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