[发明专利]一种量化比较不同气候环境对高分子材料老化损伤的方法

说明书

本发明公开了一种量化比较不同气候环境对高分子材料老化损伤的方法，包括(1)样品的选择；(2)样品的制备；(3)试验站的选择；(4)自然老化试验；(5)数据处理：得出高分子材料样品在不同气候环境老化的拉伸强度保持率随老化时间的关系曲线或者得到高分子材料样品在不同气候环境老化的色差性能增加值随老化时间的关系曲线；(6)试验结果的评定：如果评定气候环境对高分子材料拉伸强度保持率的老化损伤，则以样品的拉伸强度为关键性能指标做判据；如果评定气候环境对高分子材料色差的老化损伤，则以样品的色差为关键性能指标做判据，通过老化损伤严酷度来评估高分子材料在不同气候环境的老化损伤。

技术领域

本发明涉及一种气候环境对高分子材料老化损伤的方法，具体是指一种量化比较不同气候环境对高分子材料老化损伤的方法，该方法适用于比较全球典型气候环境对塑料、橡胶和涂料等高分子材料老化损伤。

背景技术

高分子材料包括塑料、橡胶和涂料三大类，广泛应用于机械、航空航天和交通运输等各行各业，随着节能和装备轻量化的发展，“以塑代钢”成为目前材料研究的热门和重点。与金属材料和无机材料相比，高分子材料由于其分子结构存在共价键和长链结构，很容易在自然界中的太阳光、热、水等环境因素作用下发生分子链断裂或交联等分子结构的改变，从而导致性能劣化，产生老化损伤。

影响高分子材料老化的主要气候环境因素为太阳辐射、温度和水。由于受太阳辐射、大气环流、下垫面和人类活动等影响，地球上存在各种各样的气候，不同气候区由于纬度、海拔、地形和地理形特征的不同，太阳辐射量、气温、降雨量和湿度存在显著差异，因而各种气候环境对高分子材料的老化损失存在明显差异，老化速率相差高达几十倍，这就给装备的设计与选材提出难题。为了保证装备在不同环境下安全服役，在产品设计时需要针对关键性能对材料在使用地区的服役寿命做预估。

不同地区的太阳辐照、气温和湿度等单一环境因素的差异，文献已有大量报道，也有学者开展常用高分子材料在不同气候的老化试验，得出材料在不同气候环境的老化行为，但是，由于不同高分子材料的结构、组成和聚集态的不同，不同气候环境对一种高分子材料的老化损伤速率不能简单推广到另一种高分子材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种量化比较不同气候环境对高分子材料老化损伤的方法，用于比较全球典型气候环境对塑料、橡胶和涂料等高分子材料老化损伤。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种量化比较不同气候环境对高分子材料老化损伤的方法，包括试验实施环节和试验结果评定环节，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)样品的选择；

(2)样品的制备；

(3)试验站的选择；

(4)自然老化试验：在M种不同的典型气候环境下分别建立试验站，M为大于等于1的自然数，开展高分子材料样品的自然老化试验，试验时间至少为1整年，根据高分子材料耐候性强弱，试验时间以1年为单位递增，直至高分子材料样品发生失效为止，试验期间按一定时间间隔取样，测试性能，记录数据，时间间隔为1个月、3个月或6个月，如果不明确失效临界值，以性能下降至初始性能的50％作为失效判据，高分子材料样品朝赤道正南与水平面呈45°放置；

(5)数据处理：如果考察气候环境对高分子材料拉伸强度保持率的机械性能的老化损伤，则高分子材料的拉伸强度保持率随着老化时间增加而下降，用拉伸强度保持率作为纵坐标，老化时间作为横坐标，在直角坐标系作图，得出高分子材料样品在不同气候环境老化的拉伸强度保持率随老化时间的关系曲线，所述的拉伸强度保持率指材料老化一定时间后的拉伸强度性能值与未老化的拉伸强度初始性能值的比值；如果考察气候环境对高分子材料色差的老化损伤，则高分子材料的色差随老化时间增加而上升，用色差性能增加值作为纵坐标，老化时间作为横坐标，在直角坐标系作图，得到高分子材料样品在不同气候环境老化的色差性能增加值随老化时间的关系曲线；

(6)试验结果的评定：