老化试验

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老化试验

老化实验的目的是为了在最短时间内利用实验室的设备模拟实际运行中绝缘材料在长期工作下其绝缘性能的变化。由此,国外实验研究部门的科学家做了大量的研究和实验探索,最终确定了绝缘材料模拟加速老化实验方法。所说的加速老化就是通过实验室人为的加速绝缘材料的老化从而加快完成实验。较好的人工加速老化的实验方法必须具备等价性、典型性和可重复性,其中等价性往往最具有重要性,因为具有等价性才能真实反映绝缘材料的老化过程。

绝缘材料老化的试验方法有很多,但大体上可以分为两大类:一是自然老化试验方法,二是人工老化试验方法。自然老化实验方法的特点是利用自然环境来对绝缘材料进行老化,它主要包括:水下掩埋试验、海水浸泡试验、地下掩埋试验、仓库储存试验和大气环境试验等。而另一个老化实验即人工老化实验,这种方法主要是通过人工的方法,在实验室内通过试验设备来模拟绝缘材料在运行中的环境大,同时通过增强老化作用的某个和多个老化因子以加速绝缘材料老化程度,以缩短实验时间,所以有人又称它为人工加速老化试验方法或人工模拟老化试验。它的名称有很多,但它主要区别与自然老化的是它采用的是人工的办法来对绝缘材料进行老化,所以它可以简称为“人工老化试验”,确切的说可以命名为“人工加速老化试验”。

一、自然老化与人工老化

1. 自然老化试验:欧美国家称自然老化为“户外老化试验”或“户外暴露试验”,而前苏联称其为“大气老化(或暴露)试验”,日本称其为“天候老化试验”,同时还有“天然暴晒试验”和“室外老化试验”等同义词。

大气老化试验主要是考察高分子材料暴露在日光、风雨、冷热等气候环境条件下其性能的变化,大气老化实验室通过将高分子材料暴露在自然环境下分不同暴露时间,将样品进行外观检查和某些性能的测试,来分析高分子材料的老化程度及机理变化,大气老化试验非常接近高分子材料在实际运行中的环境,所有受到很多研究者的重视,上个世纪初期,美国就建立了大规模的暴露场地,前苏联和日本也都相继建立很多个大气老化的实验基地,我国也随后在海南和广州建立暴露实验场所。实验场所的建立是进行大气老化的基础,高分子材料

耐老化的性能往往都要通过大气老化试验来加以验证,而人工老化试验也是要以大气老化试验为基础来进行老化因子的选择和模拟材料实际运行环境。

2. 人工老化试验:高分子材料在自然老化试验中不可避免的受到多种因素的综合作用,而且自然环境由于地理位置不同气候变化也无常,所以实验结果也很复杂,重复性差,由于环境因素的变化无常所以无法进行对比性分析,同时自然老化试验的时间非常长,一般要经一年或更长时间的实验才会得到比较可靠的试验结果,所以国内外研究学者都在不断的探求更为有效的更为便捷的老化实验方法,近30年来,大量的学者不断的探索和研究,人们发明了很多试验装置已模拟自然老化实验,慢慢的人们开始研究室内单因子老化试验,其中包括:热老化试验、电老化试验、湿热老化试验、臭氧老化试验、盐雾腐蚀试验和人工抗霉试验等。

我们主要介绍热老化试验和电老化试验,其中热老化试验是一种用于研究塑料、绝缘材料等耐热老化能力的人工试验方法,现在研究热老化主要采用热空气老化试验和热氧化吸氧试验。热空气老化试验主要是通过将样品放入设定一定条件的老化恒温箱,然后周期性对样品进行外观和性能的测试,从而研究材料的老化机理和老化程度。而热氧化吸氧试验是利用同过提供高氧化温度来对材料进行老化,从而通过老化后的材料分析其性能的变化。电老化实验主要是通过我们所要研究的电老化因子而设置老化系统,然后将所要研究的实验样品放入实验装置进行电老化试验。

二、老化评定与测试方式

高分子材料老化评定的测试方法有很多,随着现代科技的不断发展,很多新的测量方法也被应用在对老化材料的测量。例如分子量与分布的测量,我们可以通过对高分子材料进行分子量和分布的测量来反应材料的性能变化,所以我们可以通过分析老化试验后样品的分子量和分布来预见高分子材料的老化。热分析方法,我们可以通过这种方法研究高分子材料发生物理或化学变化时产生的热效应变化,所以我们通过这种方法研究老化后的材料热效应变化。差热分析法,我们可以通过这种方法研究老化后的高分子材料的熔点、熔融温度和结晶度。红外光谱法,高分子材料在老化因子作用下会产生结构上的变化,例如:产生小分子、断链、交联、氧化产物的产生和分解等。利用红

外光谱吸收峰的变化来分析这些结构变化的产生。电学性能测试,我们通过分析老化后的高分子材料电流-时间、电压-时间、介电常数、损耗因数等来研究高分子材料的老化。随着时间的变迁,通过世界各国研究人员的不懈努力,已经掌握了大量的实验方法和实验数据,但还有很多问题和实验现象我们没有完全了解,所以我们仍需不断的探索。