電子產(chǎn)品可以做哪些老化測(cè)試？
一.導(dǎo)言
高分子材料廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、制鞋、紡織等各個(gè)領(lǐng)域，極大地促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，近年來(lái)，隨著各領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊笤絹?lái)越高，高分子材料的老化問(wèn)題日益突出。高分子材料容易受到陽(yáng)光、雨水、溫度、氧氣、水分、沙塵等多種環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致泛黃、脆化、力學(xué)性能下降等。研究高分子材料的老化，對(duì)于評(píng)價(jià)高分子材料的性能，預(yù)測(cè)高分子材料的使用壽命，積極采取措施減緩高分子材料的老化，以及高分子材料的改性和新材料的開(kāi)發(fā)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前研究高分子材料老化試驗(yàn)的方法很多，包括氣候老化試驗(yàn)、紫外線(xiàn)老化試驗(yàn)、臭氧老化試驗(yàn)、熱風(fēng)老化試驗(yàn)、高低溫交替老化試驗(yàn)、濕熱老化試驗(yàn)、介質(zhì)老化試驗(yàn)、鹽霧老化試驗(yàn)等。
二.氣候老化試驗(yàn)
所謂氣候老化試驗(yàn)，就是將高分子材料的試驗(yàn)樣品暴露在大氣環(huán)境中，從而獲得材料樣品暴露在大氣環(huán)境中的老化規(guī)律，分析高分子材料的性能，預(yù)測(cè)其使用壽命的研究方法。氣候老化試驗(yàn)可以分為兩種類(lèi)型，其中一種是自然暴露試驗(yàn)，即將高分子材料的試驗(yàn)樣品暴露在真實(shí)的大氣環(huán)境中，獲得材料在真實(shí)環(huán)境中的老化行為。這種老化測(cè)試方法可以獲得準(zhǔn)確的老化信息，是獲得高分子材料老化行為有效的方法。然而，這種測(cè)試方法需要太長(zhǎng)的周期時(shí)間，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。佛羅里達(dá)州、中國(guó)、萬(wàn)寧、漠河和武漢的人們已經(jīng)進(jìn)行了一年多的大氣暴露測(cè)試。另一種是人工氣候老化試驗(yàn)，是指人們通過(guò)模擬室內(nèi)真實(shí)的大氣環(huán)境條件或強(qiáng)化一定的環(huán)境因素，在短時(shí)間內(nèi)得到材料老化行為的老化試驗(yàn)方法，也稱(chēng)人工模擬老化或人工加速老化。人工氣候老化通常在人工氣候老化箱中進(jìn)行。常用的人工風(fēng)化箱主要有氙燈風(fēng)化箱、熒光燈風(fēng)化試驗(yàn)箱和碳弧燈風(fēng)化試驗(yàn)箱。這些氣候老化試驗(yàn)箱從光、溫、濕、雨或冷凝等主要?dú)夂蛞蛩啬M或強(qiáng)化自然環(huán)境因素，從而實(shí)現(xiàn)材料老化[1]。此外，材料的老化試驗(yàn)應(yīng)按照一定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
三.紫外線(xiàn)老化試驗(yàn)
太陽(yáng)光中的紫外光，由于其光能相當(dāng)于高分子化學(xué)鍵的鍵能，會(huì)導(dǎo)致高分子化合物鏈斷裂，是導(dǎo)致高分子材料老化降解的主要因素。紫外老化試驗(yàn)是指將高分子材料的老化試驗(yàn)樣品暴露在紫外光場(chǎng)中，從而獲得高分子材料老化行為和規(guī)律的試驗(yàn)方法。一般紫外老化試驗(yàn)會(huì)規(guī)定紫外區(qū)和照射強(qiáng)度，如40W/m2，在300 nm-400 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)等。紫外老化試驗(yàn)使用的光源通常包括氙燈、熒光燈、氚燈和氘燈，其中氙燈能很好地模擬太陽(yáng)光譜，熒光燈能很好地模擬太陽(yáng)光的紫外光譜，氚燈提供較強(qiáng)的能量，一般用于加速老化試驗(yàn)。
四.臭氧老化試驗(yàn)
臭氧是大氣中的稀有氣體，但它對(duì)高分子材料的破壞性極強(qiáng)。臭氧會(huì)與高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)中的不飽和鍵和還原基團(tuán)發(fā)生不可逆反應(yīng)，導(dǎo)致高分子材料氧化降解，從而失去使用價(jià)值。特別是對(duì)于含有雙鍵的橡膠材料，表現(xiàn)出極強(qiáng)的破壞力。臭氧具有很強(qiáng)的活性，能夠分解活性更強(qiáng)的原子氧，與橡膠分子中的雙鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致橡膠老化、開(kāi)裂、脆化等現(xiàn)象[1]。高分子材料的臭氧老化試驗(yàn)通常在臭氧老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行。臭氧由臭氧發(fā)生器提供，其濃度可以通過(guò)混合器與空氣混合來(lái)調(diào)節(jié)。臭氧的濃度通常根據(jù)實(shí)際使用材料的環(huán)境條件來(lái)確定。此外，臭氧老化箱內(nèi)的溫度、濕度等因素也可以調(diào)節(jié)，從而達(dá)到測(cè)試的目的，獲得材料的抗臭氧老化性能、臭氧老化行為及規(guī)律。
五.熱空氣老化試驗(yàn)
熱量是導(dǎo)致高分子材料老化的主要因素之一。熱量會(huì)加速聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致聚合物鏈斷裂，產(chǎn)生活性自由基，引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致聚合物降解或交聯(lián)。熱空氣老化試驗(yàn)是評(píng)價(jià)高分子材料和研究高分子材料抗老化性能的主要試驗(yàn)方法之一，通常在恒溫鼓風(fēng)干燥試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。干燥箱內(nèi)的溫度可根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定。當(dāng)高分子材料暴露在干燥環(huán)境中時(shí)，定期取樣測(cè)試，以獲得高分子材料的老化行為和規(guī)律，從而有針對(duì)性地對(duì)高分子材料進(jìn)行改性，提高其使用性能。
這種熱空氣老化試驗(yàn)，也稱(chēng)為“高溫老化試驗(yàn)”，通常是測(cè)試聚合物抗老化性能的常用方法。
六.溫度交替老化試驗(yàn)
溫度是導(dǎo)致高分子材料老化的另一個(gè)重要因素。對(duì)于高分子膠粘劑，高溫會(huì)加速高分子膠粘劑鏈的運(yùn)動(dòng)速度，而低溫會(huì)導(dǎo)致高分子膠粘劑的內(nèi)應(yīng)力，高溫和低溫的交替會(huì)導(dǎo)致高分子膠粘劑的斷鏈和老化降解。對(duì)于橡膠來(lái)說(shuō)，高溫會(huì)加速分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，使橡膠發(fā)生交聯(lián)，而低溫會(huì)使橡膠的分子鏈凍結(jié)，使其變脆，降其彈性和老化。高低溫交替老化試驗(yàn)是評(píng)價(jià)高分子材料耐溫性的一種老化試驗(yàn)方法，通常在溫度交替老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行。它是一個(gè)溫度循環(huán)，溫度以恒定的升溫速率從某一溫度T1(通常是室溫)升高到某一溫度T2，然后以恒定的降溫速率保持在某一溫度T3。周期長(zhǎng)度可根據(jù)具體測(cè)試要求確定。
七、濕熱老化試驗(yàn)
濕熱老化試驗(yàn)是評(píng)價(jià)高分子材料在高濕高溫環(huán)境下抗老化性能的有效方法。在高濕度環(huán)境下，水會(huì)滲透到高分子材料中，導(dǎo)致高分子材料溶脹，部分親水基團(tuán)水解，導(dǎo)致高分子材料老化降解。此外，水滲入高分子材料內(nèi)部還會(huì)導(dǎo)致高分子材料中的增塑劑、配合劑等物質(zhì)等添加劑的溶解和遷移，影響高分子材料的力學(xué)性能。在高熱的作用下，熱可以促進(jìn)這種水的滲透，從而加速聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)，降分子間作用力，促進(jìn)水的滲透，加速聚合物材料的降解[1]。不同的高分子材料有不同的配方，所以它們的濕熱老化機(jī)理不一樣。進(jìn)行濕熱老化試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的高分子材料選擇不同的老化標(biāo)準(zhǔn)。濕熱老化試驗(yàn)通常在濕熱老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行，可根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定溫度和濕度。
八、中度老化試驗(yàn)
有些高分子材料在使用過(guò)程中要長(zhǎng)時(shí)間浸泡在某種介質(zhì)中，例如從事海上作業(yè)或潛艇作業(yè)的設(shè)備上的高分子材料要長(zhǎng)時(shí)間浸泡在海水中，航空飛機(jī)的某些部件要長(zhǎng)時(shí)間暴露在航空燃油中等。，所有這些都要求聚合物材料具有很強(qiáng)的抗介質(zhì)老化能力。介電老化試驗(yàn)是評(píng)價(jià)高分子材料介電老化性能和預(yù)測(cè)其在一定介質(zhì)中壽命的常用試驗(yàn)方法。老化試驗(yàn)中使用的介質(zhì)可根據(jù)高分子材料使用的具體環(huán)境進(jìn)行配制，如人工海水、鹽水、雨水、酸堿溶液、燃料油等有機(jī)溶劑等。
除了上述高分子材料的老化試驗(yàn)方法外，還有鹽霧老化試驗(yàn)、防霉試驗(yàn)、耐寒試驗(yàn)等多種老化試驗(yàn)方法[2]。高分子材料的老化試驗(yàn)方法雖然很多，但也要根據(jù)高分子材料所使用的環(huán)境、高分子材料的種類(lèi)和試驗(yàn)?zāi)康模x擇合適的老化試驗(yàn)方法，以便恰當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)高分子材料的性能，合理地預(yù)測(cè)其使用壽命，為生產(chǎn)和生活提供更有效的信息。
