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高分子材料在加工、貯存和使用過程中，難免會受到熱氧老化的影響，從而發(fā)生變化，外觀方面，如：材料發(fā)粘、粉化、變脆、變形以及顏色變化；機(jī)械性能方面，如：拉伸、彎曲、沖擊等性能下降；電學(xué)性能方面，如：擊穿電壓、電阻率等性能下降；阻燃性能方面，如：阻燃等級下降。高分子材料受到熱氧老化影響后，產(chǎn)品的使用壽命會縮短，這樣大大影響了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，從而限制了產(chǎn)品的使用范圍。因此，對于熱氧老化影響因素的研究具有重要意義。近年來，高分子材料熱氧老化的研究主要集中在產(chǎn)品方面，而熱氧老化設(shè)備對材料老化性能影響的研究較少。本文從烘箱排風(fēng)管的配置，烘箱不同區(qū)域的溫度差別以及對聚丙烯材料熱氧老化性能的影響，以及是否鋪墊隔熱材料對聚丙烯材料熱氧老化性能的影響進(jìn)行了綜合研究。

 

1.實驗

 

1.1儀器

 

熱氧老化烘箱；熱電偶 FRUKE；九點均溫架及溫度監(jiān)測器 FRUKE；聚丙烯（PP） 公司自制。

 

1.2實驗

 

1.2.1 烘箱排風(fēng)管處加罩子對烘箱參數(shù)影響分析

 

分析了罩子處于排風(fēng)管上部、中部、下部三個位置時，烘箱九點均溫數(shù)據(jù)的情況，具體數(shù)據(jù)見表1、表2、表3：

 

 

另外，對于排風(fēng)管位于罩子上、中、下端時，測定了相應(yīng)的通風(fēng)速率數(shù)據(jù)，見表4：

 

 

根據(jù)以上結(jié)果可知：利用九點均溫架對烘箱的九點均溫及功率計對烘箱的通風(fēng)速率進(jìn)行確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)排風(fēng)管位于罩子不同位置時九點均溫設(shè)定溫度偏差及最大溫度變化沒有顯著的變化。當(dāng)排風(fēng)管位于罩子上端時，通風(fēng)速率最大，這主要是由于排風(fēng)管位于罩子上端時，烘箱內(nèi)部的氣體受到的吸力較大，從而導(dǎo)致通風(fēng)速率變大。

 

1.2.2烘箱不同區(qū)域溫度的差異及對樣品性能的影響

 

將烘箱分為上中下三層，每一層劃分四個區(qū)域，采用溫度采集器對12個區(qū)域樣品表面的溫度進(jìn)行實時檢測，在150℃下老化500h后對PP樣品的拉伸性能進(jìn)行測試。熱電偶線對12個區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)測，示意圖如圖1所示；

 

 

圖1烘箱不同位置的溫度監(jiān)測示意圖

 

12個區(qū)域樣品表面的溫度值如表5所示；

 

 

結(jié)果顯示：采用溫度采集器對烘箱的12個區(qū)域樣品表面的溫度進(jìn)行實時檢測，結(jié)果表明：通過熱電偶探溫發(fā)現(xiàn)，12個區(qū)域的溫度存在一定的差別，最高溫度為第三層第1區(qū)域，最低溫度出現(xiàn)在第三層第4區(qū)域，最高溫最低溫差值為1.7℃；

 

對于放置在12個區(qū)域的PP樣品老化500h后測試?yán)煨阅?，結(jié)果如表6所示；

 

 

根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)可知：拉伸性能并非與老化溫度呈現(xiàn)對稱的變化規(guī)律，最大值出現(xiàn)在第一層第1區(qū)域及第二層第2區(qū)域 ，最小值出現(xiàn)在第二層第3區(qū)域，是否與區(qū)域內(nèi)的含氧量有關(guān)，這一問題仍需進(jìn)一步實驗進(jìn)行考證；

 

1.2.3隔熱材料對熱氧老化性能的影響

 

采用鋪墊隔熱材料和不鋪墊任何材料對PP樣品老化500h后的力學(xué)性能進(jìn)行了測試，鋪墊隔熱材料和不鋪墊隔熱材料的圖片如2所示；

 

 

圖2 鋪墊隔熱材料和不鋪墊隔熱材料

 

不鋪墊材料樣品拉伸性能測試結(jié)果如表7所示；

 

 

不鋪墊材料樣品拉伸性能測試結(jié)果如表8所示；

 

 

根據(jù)以上結(jié)果可知：鋪墊隔熱材料老化500h后的樣品性能要比不鋪任何材料樣品老化后的性能稍好；這主要是由于鋪墊隔熱材料后，樣品在老化過程中底部受熱要比沒有鋪墊材料差一些，導(dǎo)致樣品老化的速率變慢，性能保持的更好；不鋪隔熱材料的老化樣品性能稍差的原因可能與樣品直接接觸金屬，在高溫下金屬催化高分子材料降解有關(guān)。

 

2.結(jié)論

 

本文從設(shè)備自身及輔助設(shè)施的角度對于三種不同情況對聚丙烯材料熱氧老化性能的影響進(jìn)行了研究。根據(jù)實驗結(jié)果可知：（1）排風(fēng)管的配置對于烘箱設(shè)定溫度偏差及最大溫度變化沒有顯著的影響，但對烘箱的通風(fēng)速率有一定的影響；（2）烘箱不同的區(qū)域存在一定的溫度差別，但是在不同區(qū)域熱氧老化500小時后的聚丙烯材料的拉伸性能沒有明顯的差異；（3）熱氧老化500小時后，鋪墊隔熱材料的聚丙烯的拉伸性能優(yōu)于不鋪任何材料的。