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熱老化試驗(yàn)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-25 08:49:03 更新時(shí)間：2025-11-04 08:47:30

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

一、物理性能檢測(cè)

外觀變化
- 檢測(cè)內(nèi)容：顏色變化（泛黃、發(fā)黑）、表面龜裂、起泡、粉化、光澤度下降等。
- 方法：目視觀察結(jié)合色差儀（如CIE Lab系統(tǒng)）量化顏色差異。
- 意義：直接反映材料氧化、降解或添加劑遷移程度。
尺寸穩(wěn)定性
- 檢測(cè)內(nèi)容：長(zhǎng)度、厚度、體積的收縮或膨脹。
- 方法：千分尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量，對(duì)比老化前后尺寸變化率（ASTM D1204）。
- 意義：尺寸變化過(guò)大可能導(dǎo)致裝配失效或密封性能下降。
重量變化
- 檢測(cè)內(nèi)容：材料在高溫下的質(zhì)量損失（揮發(fā)分逸出）或增加（吸濕）。
- 方法：高精度天平稱(chēng)量，計(jì)算質(zhì)量變化百分比（ISO 176）。
- 意義：判斷材料熱穩(wěn)定性及添加劑（如增塑劑）的揮發(fā)性。

二、化學(xué)性能檢測(cè)

成分分析
- 檢測(cè)內(nèi)容：分子鏈斷裂、交聯(lián)、氧化產(chǎn)物（羰基指數(shù)）、添加劑消耗。
- 方法：FTIR（紅外光譜）分析官能團(tuán)變化，HPLC（高效液相色譜）檢測(cè)抗氧化劑殘留量。
- 意義：揭示材料化學(xué)結(jié)構(gòu)變化機(jī)理，指導(dǎo)配方優(yōu)化。
氧化誘導(dǎo)期（OIT）
- 檢測(cè)內(nèi)容：材料在高溫氧氣環(huán)境中的抗氧化能力。
- 方法：差示掃描量熱法（DSC）測(cè)定氧化反應(yīng)起始時(shí)間（ASTM D3895）。
- 意義：評(píng)估抗氧化劑有效性，預(yù)測(cè)材料壽命。

三、機(jī)械性能檢測(cè)

拉伸性能
- 檢測(cè)內(nèi)容：拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量的變化。
- 方法：萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，按ISO 527或ASTM D638標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
- 意義：機(jī)械性能衰減直接影響材料承載能力和耐用性。
硬度變化
- 檢測(cè)內(nèi)容：邵氏硬度（Shore A/D）或洛氏硬度的變化。
- 方法：硬度計(jì)測(cè)量，對(duì)比老化前后數(shù)據(jù)（ISO 868）。
- 意義：硬度升高可能表明材料脆化，降低則可能因增塑劑流失。
沖擊強(qiáng)度
- 檢測(cè)內(nèi)容：缺口或無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度的保留率。
- 方法：擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)（如Charpy法，ISO 179）。
- 意義：評(píng)估材料脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)，尤其適用于低溫應(yīng)用場(chǎng)景。

四、電氣性能檢測(cè)（針對(duì)電子材料）

介電強(qiáng)度
- 檢測(cè)內(nèi)容：材料在高電壓下的擊穿電壓值。
- 方法：介電強(qiáng)度測(cè)試儀，按IEC 60243標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
- 意義：絕緣材料老化后介電性能下降可能引發(fā)電氣故障。
體積電阻率
- 檢測(cè)內(nèi)容：材料導(dǎo)電性變化。
- 方法：高阻計(jì)測(cè)量（ASTM D257）。
- 意義：電阻率降低可能因碳化或?qū)щ娢镔|(zhì)生成。

五、熱性能檢測(cè)

熱失重分析（TGA）
- 檢測(cè)內(nèi)容：材料在程序升溫下的質(zhì)量損失曲線。
- 方法：熱重分析儀測(cè)定分解溫度及殘留量（ISO 11358）。
- 意義：確定材料熱分解特性及熱穩(wěn)定性等級(jí)。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）
- 檢測(cè)內(nèi)容：高分子材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。
- 方法：動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）或DSC測(cè)定。
- 意義：Tg升高表明分子鏈運(yùn)動(dòng)受限，材料可能脆化。

六、特殊功能性檢測(cè)

密封性能（密封材料）
- 檢測(cè)內(nèi)容：壓縮永久變形、密封力衰減。
- 方法：壓縮夾具模擬長(zhǎng)期壓縮狀態(tài)（ASTM D395）。
- 意義：密封失效可能導(dǎo)致泄漏或污染。
耐介質(zhì)性能
- 檢測(cè)內(nèi)容：老化后材料在油、酸、堿等介質(zhì)中的溶脹或腐蝕。
- 方法：浸泡試驗(yàn)后測(cè)量質(zhì)量/體積變化（ISO 1817）。

七、數(shù)據(jù)分析與壽命預(yù)測(cè)

性能保留率：計(jì)算老化后性能值占初始值的百分比（如拉伸強(qiáng)度保留率≥80%為合格）。
Arrhenius模型：通過(guò)多溫度梯度試驗(yàn)數(shù)據(jù)推算材料在常溫下的使用壽命。
失效判據(jù)：根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如汽車(chē)行業(yè)TL 22681）定義性能閾值。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備選擇

常用標(biāo)準(zhǔn)：
- ISO 188（橡膠）、IEC 60068-2-2（電子元件）、GB/T 7141（塑料）。
設(shè)備要求：
- 精密烘箱（控溫精度±1℃）、強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)避免溫度分層。

應(yīng)用案例

汽車(chē)橡膠件：通過(guò)150℃×1000h熱老化后，要求壓縮永久變形≤30%。
光伏背板：85℃/85%RH雙85測(cè)試后，絕緣電阻需＞1×10?Ω。

通過(guò)系統(tǒng)化的檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，熱老化試驗(yàn)可精準(zhǔn)定位材料弱點(diǎn)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材及工藝改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。試驗(yàn)中需嚴(yán)格控制溫度均勻性、樣品制備一致性，并同步進(jìn)行未老化樣品的對(duì)照測(cè)試，以確保結(jié)果可靠性。