臭氧腐蝕試驗箱

第第頁臭氧腐蝕試驗箱臭氧腐蝕試驗箱又名臭氧老化試驗箱，可用于橡膠類制品如硫化橡膠，熱塑性橡膠，電纜絕緣護(hù)套等產(chǎn)品，在靜態(tài)拉伸變形下，暴露于密閉無光照的含有恒定臭氧濃度的空氣和恒溫的試驗箱中，按預(yù)定時間對試樣進(jìn)行檢測，從試樣表面發(fā)生的龜裂或其它性能的變化程度，以評定橡膠的耐臭氧老化性能。目錄產(chǎn)品用途重要因素試驗程序試驗方法簡介產(chǎn)品用途適用于非金屬材料和香蕉制品的老化龜裂試驗，分為靜態(tài)拉伸與動態(tài)拉伸兩種試驗方法。重要因素（1）試樣的形狀規(guī)格和表面情形橡膠臭氧老化后的特征，首先發(fā)生在試樣的表面，當(dāng)試樣受到應(yīng)力作用或拉伸時，試樣就會受臭氧作用而在表面產(chǎn)生臭氧龜裂，其裂紋的方向基本上是與應(yīng)力方向相垂直的。若采納長矩形試樣，則可使試樣受拉伸時應(yīng)力分布比較均勻，產(chǎn)生的龜裂不會引起相鄰部分的應(yīng)力松弛，試驗結(jié)果比較客觀。如采納啞鈴形試樣，產(chǎn)生的龜裂簡單集中在兩端拐彎處。因此，評價臭氧龜裂試驗時宜采納長矩形試樣。試樣的厚度和寬度對臭氧龜裂顯現(xiàn)時間影響不大，但會影響龜裂的大小和數(shù)量。如較薄、較窄的試樣，龜裂的進(jìn)展和斷裂的速度較快，較易獲得斷裂的試驗結(jié)果。試樣表面情形對臭氧老化的客觀性和重現(xiàn)性有很大影響，假如試樣表面有氣泡、油污、雜質(zhì)或搭配劑分散不均以及表面的花紋、粗糙不公平，都會使試樣在拉伸時造成應(yīng)力分布不均或局部應(yīng)力集中，與臭氧作用時，就會在這些缺陷處首先發(fā)生龜裂，引起試驗誤差。因此，標(biāo)準(zhǔn)要求試樣表面應(yīng)平整、光滑、干凈、無明顯的雜質(zhì)及搭配劑等析出物。（2）試樣伸長率橡膠的臭氧老化與拉伸應(yīng)力有緊密關(guān)系，只要橡膠受應(yīng)力作用后伸長率達(dá)2～5%就會引發(fā)臭氧龜裂，且隨拉伸增大，龜裂也會加快。這是由于應(yīng)力起了活化作用，且生成的臭氧化膜不斷被應(yīng)力扯破而臭氧不斷深人所致。對于某些橡膠還會顯現(xiàn)所謂“臨界變形”的現(xiàn)象，如ISO在靜態(tài)試驗中規(guī)定以多種拉伸試樣來求取無龜裂顯現(xiàn)的變形值即為臨界變形值。所以試樣不同的伸長率其試驗結(jié)果是不同的。一般來說，拉伸越大，臭氧龜裂速度就越快，龜裂也越嚴(yán)重，這可能與試樣受應(yīng)力活化、拉伸取向和機械疲乏多種因素有關(guān)。因此，試驗采納的伸長率選取符合或接近橡膠制品在實際使用時的伸長率，以便得到比較客觀的試驗結(jié)果。（3）突氧濃度的變化和分布臭氧濃度的變化范圍和分布情形會影響橡膠老化的試驗結(jié)果，由于橡膠的臭氧龜裂一般是隨臭氧濃度的增大而加快和變得嚴(yán)重的，尤其是不耐臭氧的橡膠更為敏感。因此，進(jìn)行試驗時，臭氧濃度的變化范圍肯定要嚴(yán)格掌控好，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求掌控在±10%之內(nèi)。濃度變化越小則試驗結(jié)果越牢靠，重現(xiàn)性就越好。由于臭氧箱室結(jié)構(gòu)的關(guān)系，老化室內(nèi)各處的臭氧量流通情形不一，會造成濃度分布不均，也給試驗帶來誤差，例如方形箱室的四角、進(jìn)氣口和排出孔處，臭氧濃度分布就很難保證相同。為避開濃度分布的影響，除了改進(jìn)臭氧老化室結(jié)構(gòu)外，可以實行試樣在箱室內(nèi)作圓周轉(zhuǎn)動的方法，使試樣在各位置上與臭氧接觸的機會均一，從而除去誤差。（4）溫度試驗溫度對臭氧老化影響比較多而雜，對不同種類和配方的橡膠試樣的影響也各不相同。例如某些橡膠會隨溫度的上升而龜裂時間減慢；但某些橡膠卻隨溫度的上升而龜裂時間加快。所以試驗的溫度必需一致。前面說過，溫度不宜高于60℃，否則會加速臭氧的熱分解，并使橡膠的熱氧老化干擾臭氧老化，得出不客觀的試驗結(jié)論。因此，試驗溫濾紙用至少50ml、25℃的水潤濕。（5）其他因素影響橡膠臭氧老化試驗的還有好些因素，例如濕度，一般試驗的相對濕度要求不大于65%，此時對試驗結(jié)果影響不大。但在高濕度時，由于試樣附上一層水膜而會影響橡膠與臭氧發(fā)生作用，水分會起到兩種相反的作用，或者起停滯作用，或者起加速作用，因而使試驗會得到不一致的結(jié)果。由此可見試驗的濕度不宜太高，以免影響結(jié)果。另外，試樣中易揮發(fā)和遷移的防老劑會相互污染而影響試驗結(jié)果，因而對這些試樣分開進(jìn)行試驗。還有進(jìn)行動態(tài)拉伸試驗的動態(tài)頻率不同，臭氧老化的結(jié)果也不同。連續(xù)動態(tài)法與間歇動態(tài)法得到的試驗結(jié)果是不一樣的。因此，對于不同的動態(tài)頻率，不同的拉伸方法，其試驗結(jié)果是不能相互比較的。以上這幾方面在試驗時應(yīng)引以注意。試驗程序1、靜態(tài)拉伸試驗的重要程序①認(rèn)真檢查試樣是否符合規(guī)定，用標(biāo)線將試樣固定拉伸至要求的伸長率，然后置于無臭氧的暗室中靜置24～48h；②開動臭氧老化儀，調(diào)整好試驗箱至規(guī)定的溫度，將試樣置入箱內(nèi)恒溫15min后，再通人規(guī)定濃度的臭氧與試樣接觸，并開始計算時間。③至預(yù)定的試驗周期后，對試樣的臭氧龜裂或性能變化按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行檢測并作出評價。2、動態(tài)拉伸試驗的重要程序分為連續(xù)動態(tài)拉伸和間歇動態(tài)拉伸兩種方法。①連續(xù)動態(tài)拉伸試驗是使試樣從零至規(guī)定的伸長率之間循環(huán)拉伸，連續(xù)暴露于規(guī)定濃度臭氧下直至預(yù)定試驗周期后進(jìn)行檢測和評價，分為A一a法和A一b法。②間歇動態(tài)拉伸試驗，是使試樣從零至規(guī)定的伸長率之間，按規(guī)定時間進(jìn)行動態(tài)拉伸與靜態(tài)拉伸，間歇交替地暴露于肯定濃度臭氧下直至預(yù)定的試驗周期，然后進(jìn)行檢測和評價，分為B一a法和B一b法。試驗方法橡膠臭氧老化的試驗方法，就是將橡膠試樣處于靜態(tài)拉伸或動態(tài)拉伸條件下暴露于含肯定濃度的臭氧和溫、濕度的老化試驗箱中，按預(yù)定時間觀測試樣表面或性能的變化，以評價橡膠的耐臭氧老化性能。1、試樣試樣的形狀與規(guī)格尺寸重要是依據(jù)選用的評價指標(biāo)或要求測試的性能來確定。由于目前多以試樣的表面龜裂變化來評價，故在各國的標(biāo)準(zhǔn)中多規(guī)定用長矩形試樣。如我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的評價臭氧龜裂矩形試樣規(guī)格為厚度1±0.1mm或2土0.2mm，寬度10±0.5mm或5±0.2mm，長度100±10mm（有效長度不小于40mm）。若作斷裂試驗時，為了縮短試驗時間，可采納厚度0.5mm，寬度5mm，長度約70～100mm的矩形試樣。評價拉伸性能的試樣則采納啞鈴形試樣，啞鈴形試樣的規(guī)格應(yīng)符合GB/T528的有關(guān)規(guī)定，例如采納1型或2型，在GB/T13642中則規(guī)定采納1型啞鈴形。值得注意的是，不符合要求的試樣不能做試驗，不同形狀、規(guī)格的試樣試驗結(jié)果不能相互比較。美國ASTM規(guī)定的試樣規(guī)格，對不同的橡膠制品有不同要求，如有采納矩形的、環(huán)形的、錐形的和三角形的等等。2、試臉條件1）臭氧濃度試驗的臭氧濃度一般依據(jù)橡膠的使用條件和耐老化程度來選取。橡膠的臭氧老化速度，一般是隨臭氧濃度的加添而加快的。為了加速，在不更改老化規(guī)律的情況下，宜選取較高的臭氧濃度做試驗。但對不耐老化的橡膠，不能選用太高的臭氧濃度，不然會與實際條件相差太遠(yuǎn)，且會因臭氧龜裂太快，難于辨別出試樣耐臭氧性能的優(yōu)劣。各國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的臭氧濃度一般為（50±5）X10—6%（體積百分?jǐn)?shù)，即50±5pphm或50Mpa臭氧分壓）。據(jù)閱歷，對通用的不飽和橡膠，如天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠和丁臘橡膠等，適合采納50pphm或以下的低臭氧濃度進(jìn)行試驗；對中等耐臭氧老化的橡膠，如氯丁橡膠和丁基橡膠等，宜采納100或200pphm的中等臭氧濃度進(jìn)行試驗；對耐臭氧的飽和結(jié)構(gòu)的橡膠，如乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯等，可采納500或1000pphm以上的高臭氧濃度進(jìn)行試驗。2）溫度試驗溫度一般是依據(jù)使用環(huán)境的氣不冷不熱試驗設(shè)備的控溫條件來確定。此外，由于考慮到臭氧也會受熱的作用而分解等因素，因而臭氧老化試驗的溫度不能過低，也不宜過高。依據(jù)我國各地區(qū)氣候的情況，氣溫通常達(dá)到37～44℃，在南方的夏季，氣溫常常在30℃以上，要做30℃以下的試驗很困難。但試驗溫度也不應(yīng)超過60℃，否則，熱氧老化將漸漸起主導(dǎo)作用，而且會加速臭氧的分解，影響客觀的試驗結(jié)果。所以各國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最宜試驗溫度為40±2℃。但也可以按情況選用其他試驗溫度如鄧℃或30℃等進(jìn)行試驗。3）濕度老化試驗箱內(nèi)的濕度即含臭氧空氣的水份多是從大氣環(huán)境中帶進(jìn)去的，故有些國家標(biāo)準(zhǔn)對試驗濕度沒有作實在規(guī)定。在ISO1431中，試驗的相對濕度規(guī)定為一般不超過65%，對在潮濕環(huán)境中使用的制品，則要求相對濕度在80～90%范圍內(nèi)進(jìn)行試驗。在老化試驗時，從大氣中帶來的水分經(jīng)過熱交換器后，其濕度會降低，當(dāng)試驗箱溫度在40℃時，含臭氧空氣的相對濕度通常不超過65%，所以外界環(huán)境的濕度對試驗結(jié)果影響不大。因此，我國標(biāo)誰對試驗濕度未作實在規(guī)定。4）流速或流量含臭氧空氣的流速或流量的均勻穩(wěn)定，是獲得良好試驗結(jié)果的緊要因素之一、臭氧是很不穩(wěn)定的氣體，受熱或紫外光等作用會分解，與橡膠作用或碰撞會消耗一部分。為了供應(yīng)、補充新鮮的臭氧以保持規(guī)定的試驗濃度和溫度的恒定，必需規(guī)定通入和排出老化試驗箱內(nèi)含臭氧空氣的流速或流量。我國標(biāo)準(zhǔn)與ISO一樣，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應(yīng)依據(jù)老化試驗箱的容積大小來調(diào)整，目的是保證箱內(nèi)有充足的新鮮臭氧的濃度和規(guī)定的試驗溫度。依據(jù)閱歷，每小時的流量大約掌控在容積的2～5倍。5）拉伸變形率橡膠的臭氧老化必需在應(yīng)力應(yīng)變作用下才能發(fā)生，所以做臭氧老化試驗時，試驗應(yīng)在經(jīng)受靜態(tài)拉伸或動態(tài)拉伸變形下進(jìn)行。為了模擬橡膠制品的應(yīng)用條件，試樣拉伸時的變形率（即伸長率）應(yīng)依據(jù)實際使用狀態(tài)來選取。據(jù)調(diào)查，大部分橡膠制品在實際使用時受到拉伸作用的伸長率都不超過30%，一般約在5～20%，特別用途則可達(dá)100%。試樣拉伸條件的不同，臭氧老化的結(jié)果也不同，故在各國的標(biāo)準(zhǔn)中，將橡膠臭氧老化試驗劃分為靜態(tài)應(yīng)變和動態(tài)應(yīng)變兩種試驗方法，.對其變形率也有不同的規(guī)定。①靜態(tài)拉伸伸長率關(guān)于試樣靜態(tài)拉伸試驗的伸長率.GB/T7762與ISO一樣規(guī)定了下列9種，試驗可選用其中的一種或幾種進(jìn)行，其拉伸伸長率（%）為：5，10，15，20，30，40，50，60，80（±1或±2）。假如只采納一種伸長率，一般應(yīng)采納20%。理由是采納20%的伸長率比較接近一般橡膠制品的實際使用狀態(tài)，并且比較簡單辨別和對比試樣產(chǎn)生的臭氧龜裂。為了比較客觀地評價橡膠的耐臭氧性能，采納幾種接近于實際使用狀態(tài)下的伸長率進(jìn)行試驗。②動態(tài)拉伸伸長率對于試樣進(jìn)行動態(tài)拉伸試驗，GB/T13642與ISO相同，都分為連續(xù)動態(tài)拉伸和間歇動態(tài)拉伸兩種方式，每種方式又分別列有a法和b法。動態(tài)拉伸的伸長率規(guī)定了下列6種，試驗可選用其中的一種或幾種，其拉伸伸長率（%）為：5，10，15，20，25，30（±1或±2）。若僅用一種時，建議采納10%。但不宜小于5%或小于試樣的變形值，不然，試樣會因難以產(chǎn)生臭氧龜裂而得不到試驗結(jié)果。另外，假如選用的伸長率過大，或超過實際便用條件時，則有可能發(fā)生機械疲乏的龜裂取代臭氧龜裂，導(dǎo)致不客觀的試驗結(jié)果。6）動態(tài)拉伸頻率試樣作動態(tài)拉伸試驗時，一般選用的循環(huán)往復(fù)頻率是以接近橡膠制品的實際使用狀態(tài)、且要求既能加速老化而又不導(dǎo)致試樣產(chǎn)生機械疲乏龜裂為準(zhǔn)則。假如采納的頻率過小，則因起不到應(yīng)力活化作用而得不到加速老化的效果；假如采納的頻率過大，則會引起試樣產(chǎn)生的機械疲乏龜裂取代臭氧龜裂，從而導(dǎo)致錯誤的試驗結(jié)果。因此，大多數(shù)國家的標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定選用一種適合的動態(tài)拉伸頻率進(jìn)行試驗，即規(guī)定頻率為0.5±0.025Hz（每分鐘拉伸30次）。簡介人工臭氧老化試驗的裝置通稱為“臭氧老化儀”。因裝置為箱式結(jié)構(gòu)，故又稱為“臭氧老化箱”。臭氧老化儀有多種，國內(nèi)外的型號也不盡相同，但一般均具有三大重要部分，即：臭氧發(fā)生器，老化試驗箱，臭氧濃度掌控或檢測裝置等。臭氧發(fā)生器有兩種：紫外光燈和無聲放電管。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，只要能達(dá)到試驗要求，就可以選擇任一種裝置發(fā)生臭氧。一般來說，采納紫外燈發(fā)生臭氧，比較適于做低濃度的臭氧試驗，由于其所需的電壓、電流較小，所以比較簡單掌控臭氧濃度。但因燈光的強度有限，不易制造很高的臭氧濃度，采納無聲放電管比較適于做高濃度的臭氧試驗。但因它需用高電壓，故做低濃度臭氧時較難穩(wěn)定掌控，誤差較大。當(dāng)采納無聲放電管時，為了避開產(chǎn)生氮氧化合物，使用氧氣。調(diào)整臭氧濃度的方法可以使用自動裝置，但也不肯定使用自動化的方法，可以通過調(diào)整臭氧發(fā)生器的外加電壓、電極大小或氣體流速、稀釋空氣量等來掌