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臭氧腐蝕試驗(yàn)�
閱讀�3883�(shí)間:2018-07-13 15:50:17

    臭氧腐蝕試驗(yàn)�又名臭氧老化試驗(yàn)�,可用于橡膠類制品如硫化橡膠,熱塑性橡��電纜絕緣�(hù)套等�(chǎn)�,在靜態(tài)拉伸變形下,暴露于密閉無(wú)光照的含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的試驗(yàn)箱中,按�(yù)定時(shí)間對(duì)試樣�(jìn)行檢�(cè),從試樣表面�(fā)生的龜裂或其它性能的變化程�,以�(píng)定橡膠的耐臭氧老化性能�

�(jiǎn)�

   人工臭氧老化試驗(yàn)的裝置通稱為“臭氧老化儀�。因裝置為箱式結(jié)�(gòu),故又稱為“臭氧老化箱�。臭氧老化儀有多�,國(guó)�(nèi)外的型號(hào)也不盡相�,但一般均具有三大主要部分,即:臭氧發(fā)生器,老化試驗(yàn)�,臭氧濃度控制或檢測(cè)裝置等。臭氧發(fā)生器有兩種:紫外光燈和無(wú)聲放電管。在�(biāo)�(zhǔn)中規(guī)�,只要能�(dá)到試�(yàn)要求,就可以選擇任一種裝置發(fā)生臭�。一般來(lái)�(shuō),采用紫外燈�(fā)生臭�,比較適于做低濃度的臭氧試驗(yàn),因?yàn)槠渌璧碾妷?、電流較�,所以比較容易控制臭氧濃度。但因燈光的�(qiáng)度有�,不易制造很高的臭氧濃度,采用無(wú)聲放電管比較適于做高濃度的臭氧試�(yàn)。但因它需用高電壓,故做低濃度臭氧�(shí)較難�(wěn)定控�,誤差較�。當(dāng)采用�(wú)聲放電管�(shí),為了避免產(chǎn)生氮氧化合物,使用氧�。調(diào)節(jié)臭氧濃度的方法可以使用自�(dòng)裝置,但也不一定使用自�(dòng)化的方法,’可以通過(guò)�(diào)節(jié)臭氧�(fā)生器的外加電�、電極大小或氣體流速、稀釋空氣量等來(lái)控制�
   老化試驗(yàn)箱是一�(gè)密閉�、無(wú)光照的箱�,里面裝有可做靜�(tài)�(yīng)變或�(dòng)�(tài)�(yīng)�?cè)�?yàn)的試樣架,是試樣�(jìn)行老化的空�。箱室的�(nèi)�、導(dǎo)管和試樣架等裝置以不容易分解臭氧或影響臭氧濃度的材料制�,如玻璃、不銹鋼或鋁合金等材�,箱�(nèi)容積�(yīng)不小�0.1m3�
   臭氧濃度控制或檢�(cè)裝置因臭氧老化儀類型的不同而不�。若采用化學(xué)分析法測(cè)定臭氧濃�,需配備臭氧吸收�、化�(xué)滴定儀器等裝置,若采用電化�(xué)法測(cè)定臭氧濃�,則需另配電極、電位計(jì)等裝�;如果采用自�(dòng)�(diào)節(jié)和記錄臭氧濃度的臭氧老化儀,就要配有電化學(xué)法或光化�(xué)法或紫外線吸收法等自控和檢測(cè)裝置�

試驗(yàn)方法

   橡膠臭氧老化的試�(yàn)方法,就是將橡膠試樣處于靜態(tài)拉伸或動(dòng)�(tài)拉伸條件下暴露于含一定濃度的臭氧和溫、濕度的老化試驗(yàn)箱中,按�(yù)定時(shí)間觀�(cè)試樣表面或性能的變�,以�(píng)�(jià)橡膠的耐臭氧老化性能�
   1、試�
   試樣的形狀與規(guī)格尺寸主要是根據(jù)選用的評(píng)�(jià)指標(biāo)或要求測(cè)試的性能�(lái)確定。由于目前多以試樣的表面龜裂變化�(lái)�(píng)�(jià),故在各�(guó)的標(biāo)�(zhǔn)中多�(guī)定用�(zhǎng)矩形試樣。如我國(guó)�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定的�(píng)�(jià)臭氧龜裂矩形試樣�(guī)格為厚度1±0.1mm�2�0.2mm,寬�10±0.5mm�5±0.2mm,長(zhǎng)�100±10mm(有效長(zhǎng)度不小于40mm�。若作斷裂試�(yàn)�(shí),為了縮短試�(yàn)�(shí)�,可采用厚度0.5mm,寬�5mm,長(zhǎng)度約70~100mm的矩形試�。評(píng)�(jià)拉伸性能的試樣則采用啞鈴形試�,啞鈴形試樣的規(guī)格應(yīng)符合GB/T528的有�(guān)�(guī)�,例如采�1型或2型,在GB/T13642中則�(guī)定采�1型啞鈴形。值得注意的是,不符合要求的試樣不能做試驗(yàn),不同形狀、規(guī)格的試樣試驗(yàn)�(jié)果不能互相比�。美�(guó)ASTM�(guī)定的試樣�(guī)�,對(duì)不同的橡膠制品有不同要求,如有采用矩形的、環(huán)形的、錐形的和三角形的等等�
   2、試臉條�
   1)臭氧濃度試�(yàn)的臭氧濃度一般根�(jù)橡膠的使用條件和耐老化程度�(lái)選取。橡膠的臭氧老化速度,一般是隨臭氧濃度的增加而加快的。為了加�,在不改變老化�(guī)律的情況�,宜選取較高的臭氧濃度做試驗(yàn)。但�(duì)不耐老化的橡�,不能選用太高的臭氧濃度,不然會(huì)與實(shí)際條件相差太�(yuǎn),且�(huì)因臭氧龜裂太�,難于分辨出試樣耐臭氧性能的優(yōu)�。各�(guó)�(biāo)�(zhǔn)中規(guī)定的臭氧濃度一般為�50±5)X10-6%(體積百�?jǐn)?shù),即50±5pphm�50Mpa臭氧分壓�。據(jù)�(jīng)�(yàn),對(duì)通用的不飽和橡膠,如天然橡膠、順丁橡�、丁苯橡膠和丁臘橡膠�,適合采�50pphm或以下的低臭氧濃度�(jìn)行試�(yàn);對(duì)中等耐臭氧老化的橡�,如氯丁橡膠和丁基橡膠等,宜采用100�200pphm的中等臭氧濃度�(jìn)行試�(yàn);對(duì)耐臭氧的飽和�(jié)�(gòu)的橡膠,如乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯�,可采用500�1000pphm以上的高臭氧濃度�(jìn)行試�(yàn)�
   2)溫度試�(yàn)溫度一般是根據(jù)使用�(huán)境的氣溫和試�(yàn)�(shè)備的控溫條件�(lái)確定。此外,由于考慮到臭氧也�(huì)受熱的作用而分解等因素,因而臭氧老化試驗(yàn)的溫度不能過(guò)低,,也不宜�(guò)�。根�(jù)我國(guó)各地區(qū)氣候的情況,氣溫通常�(dá)�37~44℃,在南方的夏季,氣溫經(jīng)常在30℃以�,要�30℃以下的試驗(yàn)很困�。但試驗(yàn)溫度也不�(yīng)超過(guò)60�,否�,熱氧老化將逐漸起主�(dǎo)作用,而且�(huì)加速臭氧的分解,影響客觀的試�(yàn)�(jié)果。所以各�(guó)�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定最宜試�(yàn)溫度�40±2�。但也可以按情況選用其他試驗(yàn)溫度如鄧℃或30℃等�(jìn)行試�(yàn)�
   3)濕度老化試驗(yàn)箱內(nèi)的濕度即含臭氧空氣的水份多是從大氣環(huán)境中帶�(jìn)去的,故有些�(guó)家標(biāo)�(zhǔn)�(duì)試驗(yàn)濕度�(méi)有作具體�(guī)定。在ISO1431�,試�(yàn)的相�(duì)濕度�(guī)定為一般不超過(guò)65%,對(duì)在潮濕環(huán)境中使用的制�,則要求相對(duì)濕度�80~90%范圍�(nèi)�(jìn)行試�(yàn)。在老化試驗(yàn)�(shí),從大氣中帶�(lái)的水分經(jīng)�(guò)熱交換器�,其濕度�(huì)降低,當(dāng)試驗(yàn)箱溫度在40℃時(shí),含臭氧空氣的相�(duì)濕度通常不超�(guò)65%,所以外界環(huán)境的濕度�(duì)試驗(yàn)�(jié)果影響不�。因�,我�(guó)�(biāo)�(shuí)�(duì)試驗(yàn)濕度未作具體�(guī)��
   4)流速或流量含臭氧空氣的流速或流量的均勻穩(wěn)�,是獲得良好試驗(yàn)�(jié)果的重要因素之一。臭氧是很不�(wěn)定的氣體,受熱或紫外光等作用�(huì)分解,與橡膠作用或碰撞會(huì)消耗一部分。為了供給、補(bǔ)充新鮮的臭氧以保持規(guī)定的試驗(yàn)濃度和溫度的恒定,必須規(guī)定通入和排出老化試驗(yàn)箱內(nèi)含臭氧空氣的流速或流量。我�(guó)�(biāo)�(zhǔn)與ISO一�,規(guī)定含臭氧空氣的流速平均不少于8mm/s,最宜在12~16mms/。氣體流速流量的大小�(yīng)根據(jù)老化試驗(yàn)箱的容積大小�(lái)�(diào)節(jié),目的是保證箱內(nèi)有足夠的新鮮臭氧的濃度和�(guī)定的試驗(yàn)溫度。根�(jù)�(jīng)�(yàn),每小時(shí)的流量大約控制在容積�2~5��
   5)拉伸變形率
   橡膠的臭氧老化必需在應(yīng)力應(yīng)變作用下才能�(fā)�,所以做臭氧老化試驗(yàn)�(shí),試�(yàn)�(yīng)在經(jīng)受靜�(tài)拉伸或動(dòng)�(tài)拉伸變形下�(jìn)�。為了模擬橡膠制品的�(yīng)用條�,試樣拉伸時(shí)的變形率(即伸長(zhǎng)率)�(yīng)根據(jù)�(shí)際使用狀�(tài)�(lái)選取。據(jù)�(diào)�,大部分橡膠制品在實(shí)際使用時(shí)受到拉伸作用的伸�(zhǎng)率都不超�(guò)30%,一般約�5~20%,特殊用途則可達(dá)100%。試樣拉伸條件的不同,臭氧老化的結(jié)果也不同,故在各�(guó)的標(biāo)�(zhǔn)�,將橡膠臭氧老化試驗(yàn)劃分為靜�(tài)�(yīng)變和�(dòng)�(tài)�(yīng)變兩種試�(yàn)方法�.�(duì)其變形率也有不同的規(guī)定�
   ①靜�(tài)拉伸伸長(zhǎng)�
   �(guān)于試樣靜�(tài)拉伸試驗(yàn)的伸�(zhǎng)�.GB/T7762與ISO一樣規(guī)定了下列9�,試�(yàn)可選用其中的一種或幾種�(jìn)�,其拉伸伸長(zhǎng)率(%)為�5�10�15�20�30�40�50�60�80(�1或�2�。如果只采用一種伸�(zhǎng)率,一般應(yīng)采用20%。理由是采用20%的伸�(zhǎng)率比較接近一般橡膠制品的�(shí)際使用狀�(tài),并且比較容易辨別和�(duì)比試樣產(chǎn)生的臭氧龜裂。為了比較客觀地評(píng)�(jià)橡膠的耐臭氧性能,采用幾種接近于�(shí)際使用狀�(tài)下的伸長(zhǎng)率�(jìn)行試�(yàn)�
   ②動(dòng)�(tài)拉伸伸長(zhǎng)�
   �(duì)于試樣�(jìn)行動(dòng)�(tài)拉伸試驗(yàn),GB/T13642與ISO相同,都分為連續(xù)�(dòng)�(tài)拉伸和間�?jiǎng)討B(tài)拉伸兩種方式,每種方式又分別列有a法和b法。動(dòng)�(tài)拉伸的伸�(zhǎng)率規(guī)定了下列6�,試�(yàn)可選用其中的一種或幾種,其拉伸伸長(zhǎng)率(%)為�5�10�15�20�25�30(�1或�2�。若僅用一種時(shí),建議采�10%。但不宜小于5%或小于試樣的變形值,不然,試樣會(huì)因難以產(chǎn)生臭氧龜裂而得不到試驗(yàn)�(jié)果。另�,如果選用的伸長(zhǎng)率過(guò)大,或超�(guò)�(shí)際便用條件時(shí),則有可能發(fā)生機(jī)械疲勞的龜裂取代臭氧龜裂,導(dǎo)致不客觀的試�(yàn)�(jié)果�
   6)動(dòng)�(tài)拉伸頻率
   試樣作動(dòng)�(tài)拉伸試驗(yàn)�(shí),一般選用的循環(huán)往�(fù)頻率是以接近橡膠制品的實(shí)際使用狀�(tài)、且要求既能加速老化而又不導(dǎo)致試樣產(chǎn)生機(jī)械疲勞龜裂為�(zhǔn)則。如果采用的頻率�(guò)�,則因起不到�(yīng)力活化作用而得不到加速老化的效果;如果采用的頻率過(guò)�,則�(huì)引起試樣�(chǎn)生的�(jī)械疲勞龜裂取代臭氧龜裂,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的試驗(yàn)�(jié)�。因此,大多�(shù)�(guó)家的�(biāo)�(zhǔn)都規(guī)定選用一種適宜的�(dòng)�(tài)拉伸頻率�(jìn)行試�(yàn),即�(guī)定頻率為0.5±0.025Hz(每分鐘拉伸30次)�

試驗(yàn)程序

   1、靜�(tài)拉伸試驗(yàn)的主要程�
   ①仔�(xì)檢查試樣是否符合�(guī)定,用標(biāo)線將試樣固定拉伸至要求的伸長(zhǎng)�,然后置于無(wú)臭氧的暗室中靜置24~48h�
   ②開(kāi)�(dòng)臭氧老化儀,調(diào)節(jié)好試�(yàn)箱至�(guī)定的溫度,將試樣置入箱內(nèi)恒溫15min�,再通人�(guī)定濃度的臭氧與試樣接�,并�(kāi)始計(jì)算時(shí)間�
   ③至�(yù)定的試驗(yàn)周期�,對(duì)試樣的臭氧龜裂或性能變化按標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定�(jìn)行檢�(cè)并作出評(píng)�(jià)�
   2、動(dòng)�(tài)拉伸試驗(yàn)的主要程�
   分為連續(xù)�(dòng)�(tài)拉伸和間�?jiǎng)討B(tài)拉伸兩種方法�
   ①連續(xù)�(dòng)�(tài)拉伸試驗(yàn)是使試樣從零至規(guī)定的伸長(zhǎng)率之間循�(huán)拉伸,連續(xù)暴露于規(guī)定濃度臭氧下直至�(yù)定試�(yàn)周期后�(jìn)行檢�(cè)和評(píng)�(jià),分為A一a法和A一b��
   ②間�?jiǎng)討B(tài)拉伸試驗(yàn),是使試樣從零至�(guī)定的伸長(zhǎng)率之�,按�(guī)定時(shí)間�(jìn)行動(dòng)�(tài)拉伸與靜�(tài)拉伸,間歇交替地暴露于一定濃度臭氧下直至�(yù)定的試驗(yàn)周期,然后�(jìn)行檢�(cè)和評(píng)�(jià),分為B一a法和B一b��

影響試驗(yàn)的主要因�

   �1)試樣的形狀�(guī)格和表面狀�
   橡膠臭氧老化后的特征,首先發(fā)生在試樣的表面,�(dāng)試樣受到�(yīng)力作用或拉伸�(shí),試樣就�(huì)受臭氧作用而在表面�(chǎn)生臭氧龜�,其裂紋的方向基本上是與�(yīng)力方向相垂直的。若采用�(zhǎng)矩形試樣,則可使試樣受拉伸時(shí)�(yīng)力分布比較均�,產(chǎn)生的龜裂不會(huì)引起相鄰部分的應(yīng)力松弛,試驗(yàn)�(jié)果比較客觀。如采用啞鈴形試樣,�(chǎn)生的龜裂容易集中在兩端拐彎處。因此,�(píng)�(jià)臭氧龜裂試驗(yàn)�(shí)宜采用長(zhǎng)矩形試樣。試樣的厚度和寬度對(duì)臭氧龜裂出現(xiàn)�(shí)間影響不�,但�(huì)影響龜裂的大小和�(shù)量。如較薄、較窄的試樣,龜裂的�(fā)展和斷裂的速度較快,較易獲得斷裂的試驗(yàn)�(jié)果。試樣表面狀況對(duì)臭氧老化的客觀性和重現(xiàn)性有很大影響,如果試樣表面有氣泡、油�、雜�(zhì)或配合劑分散不均以及表面的花紋、粗糙不平等,都�(huì)使試樣在拉伸�(shí)造成�(yīng)力分布不均或局部應(yīng)力集�,與臭氧作用�(shí),就�(huì)在這些缺陷處首先發(fā)生龜裂,引起試驗(yàn)誤差。因�,標(biāo)�(zhǔn)要求試樣表面�(yīng)平整、光�、干�、無(wú)明顯的雜�(zhì)及配合劑等析出物�
   �2)試樣伸�(zhǎng)�
   橡膠的臭氧老化與拉伸應(yīng)力有密切�(guān)�,只要橡膠受�(yīng)力作用后伸長(zhǎng)率達(dá)2~5%就會(huì)引發(fā)臭氧龜裂,且隨拉伸增�,龜裂也�(huì)加快。這是由于�(yīng)力起了活化作�,且生成的臭氧化膜不斷被�(yīng)力扯破而臭氧不斷深人所�。對(duì)于某些橡膠還�(huì)出現(xiàn)所謂“臨界變形”的�(xiàn)象,如ISO在靜�(tài)試驗(yàn)中規(guī)定以多種拉伸試樣�(lái)求取�(wú)龜裂出現(xiàn)的變形值即為臨界變形�。所以試樣不同的伸長(zhǎng)率其試驗(yàn)�(jié)果是不同�。一般來(lái)�(shuō),拉伸越�,臭氧龜裂速度就越�,龜裂也越嚴(yán)�,這可能與試樣受應(yīng)力活化、拉伸取向和�(jī)械疲勞多種因素有�(guān)。因此,試驗(yàn)采用的伸�(zhǎng)率選取符合或接近橡膠制品在實(shí)際使用時(shí)的伸�(zhǎng)�,以便得到比較客觀的試�(yàn)�(jié)��
   �3)突氧濃度的變化和分�
   臭氧濃度的變化范圍和分布狀況會(huì)影響橡膠老化的試�(yàn)�(jié)果,�?yàn)橄鹉z的臭氧龜裂一般是隨臭氧濃度的增大而加快和變得�(yán)重的,尤其是不耐臭氧的橡膠更為敏感。因�,�(jìn)行試�(yàn)�(shí),臭氧濃度的變化范圍一定要�(yán)格控制好,應(yīng)按標(biāo)�(zhǔn)要求控制在�10%之內(nèi)。濃度變化越小則試驗(yàn)�(jié)果越可靠,重�(xiàn)性就越好。由于臭氧箱室結(jié)�(gòu)的關(guān)�,老化室內(nèi)各處的臭氧量流通狀況不一,會(huì)造成濃度分布不均,也給試�(yàn)帶來(lái)誤差,例如方形箱室的四角、�(jìn)氣口和排出孔�,臭氧濃度分布就很難保證相同。為避免濃度分布的影�,除了改�(jìn)臭氧老化室結(jié)�(gòu)�,可以采取試樣在箱室�(nèi)作圓周轉(zhuǎn)�(dòng)的辦法,使試樣在各位置上與臭氧接觸的�(jī)�(huì)均一,從而消除誤��
   �4)溫�
   試驗(yàn)溫度�(duì)臭氧老化影響比較�(fù)�,對(duì)不同種類和配方的橡膠試樣的影響也各不相同。例如某些橡膠會(huì)隨溫度的升高而龜裂時(shí)間減�;但某些橡膠卻隨溫度的升高而龜裂時(shí)間加�。所以試�(yàn)的溫度必須一致。前面說(shuō)�(guò),溫度不宜高�60�,否則會(huì)加速臭氧的熱分�,并使橡膠的熱氧老化干擾臭氧老化,得出不客觀的試�(yàn)�(jié)�。因�,試�(yàn)溫濾紙用至少50ml�25℃的水潤(rùn)��
   �5)其他因�
   影響橡膠臭氧老化試驗(yàn)的還有好些因�,例如濕度,一般試�(yàn)的相�(duì)濕度要求不大�65%,此�(shí)�(duì)試驗(yàn)�(jié)果影響不�。但在高濕度�(shí),由于試樣附上一層水膜而會(huì)影響橡膠與臭氧發(fā)生作�,水分會(huì)起到兩種相反的作用,或者起阻滯作用,或者起加速作用,因而使試驗(yàn)�(huì)得到不一致的�(jié)�。由此可�(jiàn)試驗(yàn)的濕度不宜太高,以免影響�(jié)�。另外,試樣中易揮發(fā)和遷移的防老劑�(huì)互相污染而影響試�(yàn)�(jié)�,因而對(duì)這些試樣分開(kāi)�(jìn)行試�(yàn)。還有�(jìn)行動(dòng)�(tài)拉伸試驗(yàn)的動(dòng)�(tài)頻率不同,臭氧老化的結(jié)果也不同。連續(xù)�(dòng)�(tài)法與間歇?jiǎng)討B(tài)法得到的試驗(yàn)�(jié)果是不一樣的。因�,對(duì)于不同的�(dòng)�(tài)頻率,不同的拉伸方法,其試驗(yàn)�(jié)果是不能互相比較的。以上這幾方面在試�(yàn)�(shí)�(yīng)引以注意�

�(chǎn)品用�

   臭氧腐蝕試驗(yàn)箱也可稱之為“臭氧老化試驗(yàn)箱”該系列�(chǎn)品適用于非金屬材料和香蕉制品的老化龜裂�(shí)�(yàn),分為靜�(tài)拉伸與動(dòng)�(tài)拉伸兩種�(shí)�(yàn)方法�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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