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塑料老化试验及老化试验箱介绍

高分子材料在其合成、贮存及其加工和最终应用的各个阶段都可能发生变质,即材料的性能变坏,例如泛黄、相对分子质量下降、制品表面龟裂、光泽丧失,更为严重的是导致冲击强度、挠曲强度、拉伸强度和伸长率等力学性能大幅度下降,从而影响高分子材料制品的正常使用。这种现象称为塑料的化学老化,简称老化。从化学的角度上看,塑料材料无论是天然的还是合成的,都具有一定的分子结构,其中某些部位具有一些弱键,这些弱键自然地成为化学反应的突破口。塑料老化的本质无非是一种化学反应,即以弱键发生化学反应(例如氧化反应)为起点并引发一系列化学反应。它可以由许多原因引起,例如热、紫外光、机械应力、高能辐射、电场等等,可以单独一种因素,也可以多种因素共同作用。其结果是高分子材料的分子结构发生改变及相对分子质量下降或产生交联,从而材料性能变坏,以至无法使用。最常见的致老化因素为热和紫外光,因为塑料从生产、贮存、加工到制品使用接触最多的环境便是热和阳光(紫外光)。研究由这两类环境造成的塑料老化对于实际操作者具有特别重要的意义。

太阳的紫外辐射

太阳辐射到地球外空气层的光是一种连续光谱,其波长在0.7-3000nm之间。穿过大气层时,长波辐射部分被水蒸气和二氧化碳吸收,最后只有红外辐射的短波部塑料防老化与测试技术分达到地球表面。波长在175nm 以下的短波紫外辐射可被海拔100km以上大气层中的氧气所吸收。25-30km的紫外辐射在通过海拔15km以上的同温层时,被其臭氧层中的臭氧(海拔)25-30km间臭氧浓度最高)所吸收。太阳光所留下的紫外部分,即300-400nm的辐射,引起聚合物的降解。除了部分紫外光可被臭氧吸收之外,还必须考虑到大气中的空气和悬浮粒子(水滴和尘埃)对太阳光造成的散射。因此,造成塑料老化的辐射,即达到地球表面的辐射,由太阳的直射光(“太阳辐射”)和散射光(“天空辐射”)两部分组成。光散射能力与波长的四次方成反比(瑞利定律),这意味着在阴天,即使太阳的直射光被云层吸收而减弱,但由于短波的散射光更容易达到地面,因此地表的紫外光反而会增强。总辐射之强度和频谱分布,大体上是太阳与地球之间随昼夜和季节而变化的相对位置的函数。通过其位置,即可确定光线穿过大气层的厚度以及被吸收的情况。