[发明专利]一种高分子材料的耐候性评价方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高分子材料的耐候性评价方法及其应用，属于材料老化试验方法技术领域；本发明提供的评价方法中，通过序列加速老化试验从而获得对应的循环次数n和试验天数d并将其代入寿命预测公式D中，从而得到高分子材料的预测寿命值，进而通过预测寿命值判断高分子材料的耐候性，实现了快速的进行材料性能评价的目的，并且本发明评价方法与实际使用环境建立联系，能够适用于不同环境下的高分子材料的耐候性评价和寿命预估，因此，能够用于指导材料选型选材及性能提升，进而提高汽车、家电、日用产品等领域的色牢度，且能实现反向指导高分子材料产品开发的作用。

技术领域

本发明属于材料老化试验方法技术领域，尤其涉及一种高分子材料的耐候性评价方法及其应用。

背景技术

结晶高分子材料由于其优良的耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的加工性能等，广泛应用于汽车、电动工具、电子电器、日用产品等行业中。为了满足消费者对装备产品日益增长的个性化需求，越来越多的结晶高分子材料被赋予饱和度更高、色彩更鲜明的外观效果，即多彩结晶高分子材料。然而，这种高饱和度，色彩鲜艳外观效果的产品，包括黄色、红色、橙色、蓝色等，均离不开有机颜料或染料的使用。多彩结晶高分子材料的致命缺点是，这类材料在服役过程中，由于温度、湿度、辐照等因素的影响下，多彩颜色结晶高分子材料内部有机颜料会发生迁移和析出，从而导致高分子材料发生严重变色，造成产品及部件发生失效。而多彩颜色结晶高分子材料从投入使用到失效依然是一个长期的老化过程，是外部环境长期的综合作用结果。因此，如何通过设计系统的试验来加速多彩颜色高分子材料的加速老化，并预测其服役寿命，用于指导多彩颜色结晶高分子材料的开发，一直是行业的痛点问题。

专利201711366597.1公开了一种彩色沥青混凝土颜色耐久性评价方法，通过热老化、紫外光老化、水浸泡及湿轮磨耗试验紫外光老化试验等组合试验方法对沥青混凝土材料颜色进行加速老化试验，然后以彩色变化度对其耐久性进行评价。该专利通过模拟不同工况下彩色沥青混凝土的颜色发生变化的因素进行试验，可预测彩色沥青混凝土在1-2年后的颜色情况，为路面养护提供指导。虽然该专利提供了组合试验方法适用于无定形的沥青混凝土颜色耐久性评价，但结晶高分子材料颜料的迁移机理不同，需要针对性进行设计；同时，该方法只能预估1-2年的颜色变化情况，不能预测其具体寿命。专利201110194598.9公开了一种结合光照试验、下雨试验、凝露试验、循环试验对输电线路导线复合材料芯棒进行加速老化试验，再通过抗拉强度测试评估其耐候性。该发明考虑了阳光和黑暗交替、高低温湿热环境的交替变化以及露水冷凝等现象，模拟复合材料芯棒在自然环境中的老化行为，对该导向耐候性评价具有较好的应用价值。值得注意的是，该方法试验对象为导线，没有专门针对颜料迁移设计相对应的试验程序，也没有形成相关的寿命预测模型，不利于产品的长期质量提升。

即现有技术中并未有针对有机颜料在彩色结晶高分子热塑性材料在老化过程中的迁移进行相对应的试验程序设计，也并未形成对应的寿命预测方法，使得产品开发周期较为漫长，不符合日益增长的装备产品个性化外观需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种能够快速有效进行高分子材料的耐候性评价方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高分子材料的耐候性评价方法，所述评价方法包括以下步骤：

取试样进行加速老化试验，得加速老化试验的循环次数n和试验天数d；

将循环次数n和试验天数d代入寿命预测公式D中，得高分子材料预测寿命数值；

根据预测寿命数值判断高分子材料的耐候性；

所述寿命预测公式，其中，I₁为加速老化试验中的辐照量，I₂为自然老化中的年平均辐照量，E为活化能，T₁为加速老化试验中的温度，T₂为自然老化中的年平均温度，R为气体常数8.314J/(mol·K)，e为自然对数的底数。