国内外测定氧化诱导时间试验方法标准综述

  • 格式:pdf
  • 大小:478.40 KB
  • 文档页数:4

250 μ m +15 μ m 片状试片,再切出 5 m g~1 0 m g 的 情况
试样圆片(直径 6 . 4 m m )。称样用分析天平至少精 确至 0.1mg。推荐聚乙烯和聚丙烯材料模塑温度分
目前国内测定材料 OIT 的试验方法国家标准有两
别为 1 6 0℃和 1 9 0℃。用两块厚钢板冷却试样片材 个,用于电线电缆材料的试验方法GB/T 2951.9-1997
2.2.2 样品皿:最好是开口铝皿或是密封通风 1 m i n ;
3 030
研讨园地
中国标准化 2005.04
3.1.2 样品皿:样品皿采用直 径 和 高 度 均 约 6 ㎜~7 ㎜的铝皿;
3.1.3 温度校准:将 2mg+0.5mg 的铟,以 1℃/min 的速度升温从 145℃ 升到 1 6 5 ℃,应得到铟的转化温度 156.6℃;
一种度量。近年随着测试技术和测试议器的发展,采 用差示扫描量热法(D S C )测定材料氧化诱导时间 (OIT)已经成为评价聚烯烃材料(PO)热氧稳定性的 重要方法。
the advance in them,including ASTM, ISO and GB
standards.Based on the experience of the author upon the thermal analysis,this article also pre- sented some issue in using OIT test method and some advice on transforming ISO standard to GB.
的工作经验提出了使用 OIT 方法需注意的问题,对今 的材料的物理机械性能变坏,即高分子材料发生老化
后我国转化 ISO 标准提出了建议。
反应,反应破坏材料的结构,因此在材料新产品开发
关键词:氧化诱导时间 试验方法 标准 综述 和性能表中正确评价搞氧剂添加的效果具有重要的意
义。而氧化诱导时间本身可作为聚合物氧化稳定性的
(4) 准确的温度控制和气体氛围的纯净,才能消除非材料因 素对结果的影响,对于氧化诱导时间的测量非常重要。
(5) 氧化诱导时间能够表明试样中抗氧剂的效果,因此可以 利用氧化诱导时间的测量结果对材料配方进行选择,但在数据解释 时需要注意,因为氧化反应动力学是温度和样品中添加剂固有性能 的函数。即使是某些最终产品已经在目标温度下进行了充分的试验, 挥发的抗氧剂或氧化反应的动能差异也可能产生不利的OIT结果。因 为试验是在纯氧中进行的,而普通环境下的氧化诱导时间会更长。
随着石化行业的发展,我国热塑性塑料已应用到
主要使用的美国材料与试验协会标准(ASTM)、国际标 工业、农业、建筑业、城市公用业的许多领域,对国
准(ISO)以及我国国家标准(GB)等试验方法标准及 民经济的发展起着非常大的作用。但塑料材料在贮存、
其最新的进展情况,并结合本人日常进行热分析试验 加工和日常使用中受光、热电和氧等的作用易而引起
标准有 ASTM D3598-98《用差示扫描量热法测定聚 用于地膜和防雾膜的聚烯烃材料仅使用铝皿;
烯烃材料氧化诱导时间的标准试验方法》和
2.2.3 气体转换器:为使转换体积最小化,气体
I S O 1 1 3 5 7 - 6 :2 0 0 2 《塑料——差示扫描量热法 转换点和仪器峰室之间的距离应很短,极限时间不能
滴膜用聚烯烃材料只能使用铝皿;
1℃/min 从 145℃升至 165℃。②锡:以 10℃/min从环
2.1.3 气体转换器:气体切换点和仪器峰室之间 境温度升至 220℃,以1℃/min 从 220℃升至240℃。
的距离应小;
2.1.4 样品制备:规定先将试样模压成厚度
3 国内测定材料OIT的有关试验方法标准
但各标准主要技术内容存在一定差异,各标准的对比情况见表 1。
5 使用OIT试验方法需要注意的问题
本文认为在选择 OIT试验方法进行试验以及数据报告时需要注 意以下几个方面的问题:
(1 )从表 1 中可以看出,各标准适用范围、试样制备方法、 样品量、样品皿的选择和处理以及操作步骤等方面存在一定差异, 不同试验条件下的测定结果差异较大,因此按不同标准试验方法测 试的氧化诱导时间结果没有可比性。目前我国现行的两个国家标准 分别适用于电线电缆和管材管件的,根据我国等同等效采用国际标 准(ISO )和国外先进标准的采标原则,采用 ISO 11357-6 制定 我国塑料材料(原料)O I T 试验方法是必然趋势。因此在进行塑 料材料新产品开发和性能评价进行氧化诱导时间试验时,直接采 用 ISO 11357-6 标准是合适的,也可避免今后重复进行不同方法 的对比试验。但应注意在进行原材料的选择时OIT试验的结果仅能作 为参考。
(2)由于氧化诱导时间试验受被测材料及其加工历史、尺寸及 应用条件等因素影响,因此制备试验样品的方法对于能否得到具有 重复性和可比性的结果至关重要。
(3 )不同的试样表面积与体积比、样品的均匀性较差、残 留应力及试样与样品皿接触不好等都能对试验结果的精度产生不利 影响。如果样品不均匀,可以采用装有混料头的扭矩流变仪进行均 化。本试验室曾按照 ISO 11357-6 附录 B 规定的方法:在氮气保护 下以 60r/ m i n 转速、混 料 室 温 度 聚 乙 烯 树 脂 1 5 0 ℃~1 6 0 ℃, 聚丙烯树脂 1 8 0℃~1 9 0℃,混合均化 1 0 m i n 后进行压片制备试 样,进行氧化诱导时间试验,结果重复性较好。
该标准是对 ASTM D3598-95 的修订。该标准主要适用 样,试样应小到可以平铺在样品皿内。依据样品的密
于完全稳定的或混合形态的聚烯烃材料OIT的测定。标 度不同,从试片上冲出的试样质量大约在5mg~20mg。
准中的主要技术内容规定如下:
规定不应叠加试样来增加质量。②从注塑试样上切取
2.1.1 对DSC仪器的要求:仪器应满量程为10Mw, 试验样品或从熔体流动速率测定仪挤出的料条上从
3311
研讨园地
中国标准化 2005.04
表 1 氧化诱导时间试验方法标准主要技术内容对比
6 对于尽快采用ISO 11357-6制定我国标
目前第 1部分至第3部分标准已完成标准转化工
和 231.97℃。
《电线电缆机械物理性能试验方法 氧化诱导期试验》
2.2 ISO 标准
进行试验。1997 年该系列标准进行了修订,修订后
国际标准化组织于 2002 年发布了 ISO11357-6: 的氧化诱导时间试验方法作为GB/T 2951.9-1997标
2002。该标准主要适用于完全稳定的或混合形态的聚 准附录 B 发布。该标准主要适用于电线电缆用聚烯
2 国外测定材料OIT的有关试验方法标准 情况
材料 OIT 试验是测定试样在规定温度条件下等温 控制试样,通入规定量的氧气,测定开始发生自动
229
研讨园地
中国标准化 2005.04催化氧化反应的时间,即试样中的抗氧化稳定体系抑 皿,也可以使用有关双方协商同意的其他样品皿。
制氧化时间。目前,塑料领域常用的国外试验方法 用于电线电缆用的聚烯烃材料通常使用铜皿或铝皿,
到室温或在冰水中骤冷试样片材;
《电缆绝缘和护套材料通用试验方法 第 4 部分:聚乙
2.1.5 温度校准:采用两点校正法。铟 / 锡 烯和聚丙烯混合料专用试验方法》附录B《聚烯烃绝缘
5mg+0.5mg ,氮气流量 50ml/min。校准步骤:① 导线的铜催化氧化降解试验方法(OIT试验)》和用于
铟:以 10℃/min 从室温升至 145℃,以 1℃/min 从 管材管件的试验方法标准 GB/T 17391-1998《聚乙烯
4 国内外OIT试验方法标准主要
技术内容对比
目前国内外采用DSC法测定PO材料 氧化诱导时间的试验方法在试验原理上
是一致的,即试样和参比材料在惰性气体(氮气)环境下以恒定速率 加热。达到规定温度后,切换成相同流速的氧气。然后将试样保持 在恒定温度下,直到在热曲线上显示出氧化反应。OIT就是开始通氧 气到开始氧化反应之间的时间间隔。氧化的起始点是由试样放热或 温度的显著变化来表明的,可以通过 DSC 观察。用等温试验记录的数 据测定 OIT.
3.2 管材和管件材料用试验方法标准 近年来随着塑料管材在农业、建 筑业等方面的应用不断扩大,特别是 如何保证管材较长的使用寿命等开展了 多方面的研究,也发布了多个试验方 法标准。其中,为评价管材管件用材 料抗氧剂体系的稳定性,我国于 1998 年采用国际标准试验报告 I S O / T R 10837 :1 9 9 1 《燃气用聚乙烯管材与 管件热稳定性的测定》,制定了 G B / T 17391-1998《聚乙烯管材和管件热稳定 性试验方法》。该标准主要适用于聚乙 烯管材、管件及原料 OIT 的测定。标准 中的主要技术内容规定如下: 3.2.1 对DSC仪器的要求: 能连续 记录试样温度的差热分析仪(DTA)、差 示扫描量热仪(DSC)、仪器精度 +0.1℃; 3.2.2 样品皿:开口皿; 3.2.3 样品制备:标准规定了两 种制备试验样品的方法:①方法 A,按 GB 9352 的规定在 150+3℃下压塑试片, 模压时间2min,压片后取一个直径略小 于热分析仪样品皿的圆柱体,最后用锋 利刀具从圆柱体上割一个重15mg+0.5mg 的圆片状试样。②方法 B,将原料切碎 成 1 ㎜× 1 ㎜× 0.5 ㎜的粒状或厚度约 +0.2 ㎜的薄片状,然后称取 15mg+0.5mg 作为试样。同时规定仲裁时采用方法A制 样。称样用分析天平的感量至少为0.1mg。
Abstract This article introduced the cur- rent Chinese and overseas test method standards of determination for oxidation induction time by differential scanning calorimetry (DSC) and