[发明专利]一种高分子材料耐老化性能评价试验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料耐老化性能评价技术领域。

背景技术

高分子材料广泛应用于各种工业产品之中，而且在很多领域作为结构材料来使用。因此高分子材料的老化与防老化已成为高分子科学和技术的一个重要研究领域。近年来，我国在高分子老化及防老化方面进行了大量的研究，对聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酯纤维、ABS塑料以及共混塑料等多种高分子材料的老化规律与机理都进行了深入研究并取得了许多成果。

目前对高分子材料老化的研究，往往采用评价试验，这种评价试验是在自然环境中的静态试验，这种试验能够评价高分子材料本身的耐老化性能，但是当高分子材料在实际使用的过程中，材料本身会不可避免的受到环境介质和外界载荷的共同作用。而静态试验中的高分子材料并没有承受载荷。所以在反映材料的真实使用状态的时候，采用静态试验不能很好地评价有外界载荷存在下的高分子材料作为构件使用时的老化情况。

因此，开展对有载荷存在下高分子材料自然老化的研究，能够更加准确的反映一些高分子材料在应用中的实际状态。为了开展这类研究，开发一种能够对高分子材料施加恒定载荷的户外自然暴晒装置也是十分必要的。

发明内容

本发明的第一发明目的在于，提供一种高分子材料耐老化性能评价试验方法，该方法中高分子材料试验样品的状态更接近其真实使用状态，其试验结果可更为准确地评价材料的耐老化性能。

本发明的第二发明目的在于提供一种用于实施上述试验方法的装置。

本发明的第一发明目的通过如下技术方案实现：一种高分子材料耐老化性能评价试验方法，其特征在于，在恒定载荷下对由所述高分子材料制成的样品进行户外自然暴晒试验。

本发明中，所述恒定载荷的大小通过下式确定：

F＝kσ_sA…………………………………………………………(式1)

式中：

F——恒定载荷，单位为牛顿(N)；

k——常数；

σ_s——材料的屈服应力，单位为兆帕(MPa)；

A——样品原始横截面积(试验前的横截面积)，单位为平方毫米(mm²)；

在式1中，屈服应力σ_s的大小与所测试的高分子样品的种类相关，根据测试所选择的高分子样品来确定。样品原始横截面积与高分子样品的尺寸相关，根据测试所选择的高分子样品的尺寸来确定。常数k的大小和开展试验的需要以及材料实际服役环境有关，根据试验开展的需要，或者材料实际服役环境中的载荷来取得，一般选择范围在0～0.7之间，即0＜k≤0.7。

上述评价试验方法具体包括如下步骤：

(1)将由所述高分子材料制成的部件按照《GB/T 1040.2-2006》标准所规定的形状制备成所述样品；

(2)在所述样品上施加恒定载荷；

(3)按照《GB/T 3681-2011》标准中的方法A开展户外自然暴晒试验；

(4)开展户外自然暴晒试验前、后以及试验过程中，取样进行样品的拉伸性能测试，测试按照《GB/T 1040.2-2006》标准规定的方法进行；户外自然暴露试验结果，按照《GB/T 15596-2009》标准的要求表示。

针对不同的样品，通过加载不同的恒定载荷，可以较好地评定高分子材料在有应力存在情况下的耐老化情况，从而更全面地评价高分子材料的耐老化性能，更准确地预估高分子材料的使用寿命。

本发明的第二发明目的通过如下技术方案实现：一种高分子材料在恒定载荷下的自然暴晒试验装置，包括平行相对设置的两根支柱，还包括分别用于连接由所述高分子材料制成的样品的上端和下端的上固定夹具和下固定夹具，以及砝码吊索、加载砝码和横梁，所述上固定夹具和横梁分别横跨在两根所述支柱之间，将两根所述支柱连在一起，且所述上固定夹具位于所述横梁上方，所述加载砝码通过所述砝码吊索绕过所述横梁后与所述下固定夹具相连，所述加载砝码用其重力通过砝码吊索，向连接在所述上固定夹具和下固定夹具之间的所述样品，施加沿所述样品拉伸方向的拉应力。

所述加载砝码的材料为不锈钢，该材料能够在试验期间保证较好的耐蚀性。

所述上、下固定夹具均是由螺栓、螺母连接的两块方形钢板构成。