《材料性能學(xué)》第2版全套PPT課件

《材料性能學(xué)》第2版全套PPT課件,材料性能學(xué),材料,性能,全套,PPT,課件 第十四章第十四章 材料的老化與穩(wěn)定性材料的老化與穩(wěn)定性 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性的測(cè)量與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性的測(cè)量與評(píng)價(jià) 前前 言言1 高分子材料老化的定義高分子材料老化的定義 高高分分子子材材料料在在加加工工、貯貯存存和和使使用用過過程程中中，要要經(jīng)經(jīng)受受熱熱、光光照照、潮潮濕濕等等各各種種環(huán)環(huán)境境因因素素的的影影響響，使使性性能能下下降降，最最后后喪喪失失使使用價(jià)值用價(jià)值2 2 高分子材料的老化情況高分子材料的老化情況外外觀觀的的變變化化：出出現(xiàn)現(xiàn)污污漬漬、斑斑點(diǎn)點(diǎn)、裂裂紋紋、粉粉化化及及光光澤澤和和顏顏色色的的變化變化物理性能的變化：如溶解性、溶漲性、流變性能，物理性能的變化：如溶解性、溶漲性、流變性能，力力學(xué)學(xué)性性能能的的變變化化：如如抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度、彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度、抗抗沖沖擊擊強(qiáng)強(qiáng)度度的的變變化化電電性性能能的的變變化化：如如絕絕緣緣電電阻阻、電電擊擊穿穿強(qiáng)強(qiáng)度度、介介電電常常數(shù)數(shù)等等的的變變化化 第十四章第十四章 材料的老化與穩(wěn)定性材料的老化與穩(wěn)定性一老化的基本類型一老化的基本類型 化學(xué)老化和物理老化化學(xué)老化和物理老化 1 1 化學(xué)老化化學(xué)老化 是是一一種種不不可可逆逆的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)，是是高高分分子子材材料料分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變化的結(jié)果變化的結(jié)果 化學(xué)的老化有降解和交聯(lián)兩種類型化學(xué)的老化有降解和交聯(lián)兩種類型 （1 1）降解）降解 分子鏈發(fā)生斷裂從而引發(fā)自由基連鎖反應(yīng)的結(jié)果分子鏈發(fā)生斷裂從而引發(fā)自由基連鎖反應(yīng)的結(jié)果 特特 征征：相相 對(duì)對(duì) 分分 子子 量量 下下 降降，材材 料料 變變 軟軟 發(fā)發(fā) 粘粘，抗抗 拉拉 強(qiáng)強(qiáng) 度度 和模量下降和模量下降（2 2）交聯(lián)）交聯(lián) 斷裂的自由基再相互作用產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)果斷裂的自由基再相互作用產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)果 特征：交聯(lián)使材料變硬、變脆，延伸率下降特征：交聯(lián)使材料變硬、變脆，延伸率下降第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性2 2 物理老化物理老化 處處于于非非平平衡衡態(tài)態(tài)的的不不穩(wěn)穩(wěn)定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，在在玻玻璃璃化化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變溫溫度度以以下下存存放放過過程程中中會(huì)會(huì)逐逐漸漸趨趨向向穩(wěn)穩(wěn)定定的的平平衡衡態(tài)態(tài)，從從而而引引起起材材料料物物理理、力力學(xué)學(xué)性性能能變化變化二二 化學(xué)老化化學(xué)老化 化化學(xué)學(xué)老老化化是是按按自自由由基基反反應(yīng)應(yīng)機(jī)機(jī)理進(jìn)行的理進(jìn)行的 1 1 反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性鏈引發(fā)鏈引發(fā) 加加工工或或使使用用過過程程中中，高高溫溫、高高剪剪切切力力、紫紫外外光光或或催催化化劑劑殘殘留留物物可可導(dǎo)導(dǎo)致致活活性性非非常常高高的的烷烷基基自自由由基基RR產(chǎn)產(chǎn)生生，由由于于鏈鏈引引發(fā)發(fā)反反應(yīng)應(yīng)的的活活化化能能極極低低，烷烷基基自自由由基基非非常常迅迅速速地與分子氧反應(yīng)而形成過氧化自由基地與分子氧反應(yīng)而形成過氧化自由基RORO2 2 鏈增長(zhǎng)階段鏈增長(zhǎng)階段 過過氧氧化化自自由由基基從從高高分分子子鏈鏈上上獲獲得得一一個(gè)個(gè)氫氫而而形形成成氫氫過過氧化物氧化物ROOHROOH，同時(shí)形成一個(gè)新的烷基自由基，同時(shí)形成一個(gè)新的烷基自由基R R 鏈鏈引引發(fā)發(fā)、鏈鏈增增長(zhǎng)長(zhǎng)階階段段形形成成的的自自由由基基不不但但具具有有固固定定氧氧和和抽抽取取氫氫的的能能力力，還還能能發(fā)發(fā)生生自自身身的的單單分分子子分分解解反反應(yīng)應(yīng)，從而發(fā)生高分子鏈的斷裂從而發(fā)生高分子鏈的斷裂 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)導(dǎo)致 位斷裂，使高分子的相對(duì)分子量降低位斷裂，使高分子的相對(duì)分子量降低 在在鏈鏈終終止止階階段段的的雙雙分分子子反反應(yīng)應(yīng)使使得得高高分分子子的的相相對(duì)對(duì)分分子子量增加，即發(fā)生交聯(lián)，并有可能形成凝膠量增加，即發(fā)生交聯(lián)，并有可能形成凝膠 RORO2 2 自由基雙分子化合是唯一的鏈終止反應(yīng)自由基雙分子化合是唯一的鏈終止反應(yīng) 1 1 熱氧老化熱氧老化 熱熱的的作作用用使使高高分分子子聚聚合合物物引引發(fā)發(fā)產(chǎn)產(chǎn)生生自自由由基基RR它它能能迅迅速速地地與與分分子子氧氧化化合合生生成成過過氧氧化化自自由由基基RORO2 2 過過氧氧化化自自由由基基RORO2 2 能能從從其其他他碳碳?xì)錃湮镂锓址肿幼踊蚧蛲灰环址肿幼又兄袏Z奪取取氫氫原原子子，形形成成氫氫過過氧氧化化自自由由基基ROOHROOH和和新新的的自自由由基基R R ，它它又又與與氧氧分分子子反反應(yīng)應(yīng)生生成成新新的的RORO2 2 ，它它又又可可以以重重新新奪奪取取氫氫原原子子，同同時(shí)時(shí)ROOHROOH分分解解產(chǎn)產(chǎn)生生的的R0R0與與OHOH自自由由基也能奪取氫原子產(chǎn)生新的自由基基也能奪取氫原子產(chǎn)生新的自由基第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性2 2 光氧化老化光氧化老化 紫紫外外線線是是引引發(fā)發(fā)高高分分子子聚聚合合物物光光氧氧化化老老化化的的主主要要原原因因它它可可以以切切斷斷許許多多高高分分子子聚聚合合物物的的化化學(xué)學(xué)鍵鍵，從從而而形形成成自由基，在有氧存在的環(huán)境中產(chǎn)生光氧老化反應(yīng)自由基，在有氧存在的環(huán)境中產(chǎn)生光氧老化反應(yīng) 自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 羰羰基基、過過氧氧化化氫氫基基等等基基團(tuán)團(tuán)在在吸吸收收紫紫外外光光后后，能能引引起起光氧化老化反應(yīng)光氧化老化反應(yīng)三三 影響化學(xué)老化的因素影響化學(xué)老化的因素 有外在的和內(nèi)在的兩種因素有外在的和內(nèi)在的兩種因素 內(nèi)在因素是影響高分子老化的根本因素內(nèi)在因素是影響高分子老化的根本因素 1 1 化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu) 老老化化與與化化學(xué)學(xué)鍵鍵強(qiáng)強(qiáng)度度有有密密切切的的關(guān)關(guān)系系弱弱鍵鍵部部位位容容易易斷斷裂，成為自由基引發(fā)反應(yīng)的弱點(diǎn)裂，成為自由基引發(fā)反應(yīng)的弱點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 聚聚合合物物結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中有有支支鍵鍵和和側(cè)側(cè)基基存存在在時(shí)時(shí)，會(huì)會(huì)降降低低高高分分子子的的鍵鍵能能，當(dāng)支鍵增加時(shí)，會(huì)降低高分子聚合物的穩(wěn)定性能當(dāng)支鍵增加時(shí)，會(huì)降低高分子聚合物的穩(wěn)定性能 聚聚合合物物中中的的雙雙鍵鍵，對(duì)對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能也也有有密密切切關(guān)關(guān)系系二二烯烯類類聚聚合合物物中中，分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中保保留留有有雙雙鍵鍵存存在在，穩(wěn)穩(wěn)定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)比比較較差差將將HC1HC1或或C1C12 2引引入入二二烯烯類類高高分分子子聚聚合合物物中中，提提高高了了它它的的飽飽和和度度和和分分子子間次價(jià)鍵的內(nèi)聚力，提高可它的穩(wěn)定性間次價(jià)鍵的內(nèi)聚力，提高可它的穩(wěn)定性 2 2 物理形態(tài)物理形態(tài) 高分子聚合物的穩(wěn)定性和物理形態(tài)有關(guān)高分子聚合物的穩(wěn)定性和物理形態(tài)有關(guān) 支支鏈鏈聚聚乙乙烯烯在在100100時(shí)時(shí)比比直直鏈鏈聚聚乙乙烯烯老老化化速速度度快快，因因?yàn)闉橹敝辨滄溇劬垡乙蚁┫┙Y(jié)結(jié)晶晶度度比比支支鏈鏈聚聚乙乙烯烯高高，抗抗老老化化能能力力較較強(qiáng)強(qiáng) 在在140140結(jié)結(jié)晶晶熔熔點(diǎn)點(diǎn)以以上上，氧氧化化速速度度基基本本相相近近，因因?yàn)闉樵谠诮Y(jié)結(jié)晶晶熔熔點(diǎn)點(diǎn)以以上上溫溫度度時(shí)時(shí)，直直鏈鏈聚聚乙乙烯烯和和支支鏈鏈聚聚乙乙烯烯都都已已成成為為無無定定型型狀狀態(tài)態(tài)，消消除了物理形態(tài)上的差別除了物理形態(tài)上的差別 氧吸收速度越高，抗氧化老化能力越弱氧吸收速度越高，抗氧化老化能力越弱第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 高高分分子子聚聚合合物物分分子子鏈鏈的的有有序序排排列，可形成結(jié)晶區(qū)列，可形成結(jié)晶區(qū) 大大多多數(shù)數(shù)高高分分子子材材料料，既既有有結(jié)結(jié)晶區(qū)，又有非晶區(qū)晶區(qū)，又有非晶區(qū) 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 3 立體規(guī)整性立體規(guī)整性 高高分分子子的的立立體體規(guī)規(guī)整整性性與與它它的的結(jié)結(jié)晶度有密切的關(guān)系晶度有密切的關(guān)系 有有立立體體規(guī)規(guī)整整性性高高分分子子聚聚合合物物要要比無規(guī)整結(jié)構(gòu)高聚物穩(wěn)定性高比無規(guī)整結(jié)構(gòu)高聚物穩(wěn)定性高 4相對(duì)分子量與相對(duì)分子量分布相對(duì)分子量與相對(duì)分子量分布 氧化速度幾乎與相對(duì)分子量無關(guān)氧化速度幾乎與相對(duì)分子量無關(guān) 相相對(duì)對(duì)分分子子量量分分布布對(duì)對(duì)高高分分子子聚聚合合物物的的氧化有影響氧化有影響 分布越寬，越易氧化分布越寬，越易氧化 5 5金屬微量雜質(zhì)和其他雜質(zhì)金屬微量雜質(zhì)和其他雜質(zhì) 金屬離子殘留影響高分子聚合物自動(dòng)氧化的引發(fā)作用金屬離子殘留影響高分子聚合物自動(dòng)氧化的引發(fā)作用金屬離子會(huì)加速老化速度金屬離子會(huì)加速老化速度 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性四四 物理老化物理老化 1 物理老化的基本概念物理老化的基本概念 玻玻璃璃態(tài)態(tài)高高分分子子材材料料通通過過小小區(qū)區(qū)域域鏈鏈段段的的微微布布朗朗運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)使使其其凝凝聚聚態(tài)態(tài)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)從從非非平平衡衡態(tài)態(tài)向向平平衡衡態(tài)態(tài)過過渡渡，使使材材料料的的物物理理、力力學(xué)性能發(fā)生變化學(xué)性能發(fā)生變化 自自由由體體積積減減少少，密密度度增增加加，模模量量和和抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度增增加加，斷斷裂裂伸長(zhǎng)及沖擊強(qiáng)度下降伸長(zhǎng)及沖擊強(qiáng)度下降 材料由塑性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈圆牧嫌伤苄赞D(zhuǎn)變?yōu)榇嘈? 2 物理老化的特點(diǎn)物理老化的特點(diǎn)(1)(1)物理老化是可逆的物理老化是可逆的 物理老化是一種熱力學(xué)可逆過程物理老化是一種熱力學(xué)可逆過程 已已產(chǎn)產(chǎn)生生物物理理老老化化的的材材料料再再加加熱熱到到液液態(tài)態(tài)，并并迅迅速速冷冷卻卻到存放溫度，其性能又恢復(fù)到老化以前的狀態(tài)到存放溫度，其性能又恢復(fù)到老化以前的狀態(tài) (2)(2)物理老化是緩慢的自減速過程物理老化是緩慢的自減速過程 老化速率隨存放時(shí)間的指數(shù)函數(shù)減少老化速率隨存放時(shí)間的指數(shù)函數(shù)減少 (3)(3)老化速率與溫度符合地老化速率與溫度符合地ArrheniusArrhenius方程方程 (4)(4)不同材料有相似的老化規(guī)律不同材料有相似的老化規(guī)律四四 防止老化的措施防止老化的措施 在高分子材料中添加各種穩(wěn)定劑在高分子材料中添加各種穩(wěn)定劑用物理方法進(jìn)行防護(hù)用物理方法進(jìn)行防護(hù)改進(jìn)聚合和成型加工工藝改進(jìn)聚合和成型加工工藝將聚合物改性將聚合物改性第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 1 1熱氧老化的防止措施熱氧老化的防止措施（1 1）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈終止劑（主抗氧劑）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈終止劑（主抗氧劑）自由基捕獲體自由基捕獲體 電子給予體電子給予體 叔胺是能提供電子一類的化合物叔胺是能提供電子一類的化合物 氫原子給予體氫原子給予體 主抗氧劑有仲胺類和受阻酚兩大類主抗氧劑有仲胺類和受阻酚兩大類 (2)(2)抑制性穩(wěn)定劑抑制性穩(wěn)定劑(輔助抗氧劑輔助抗氧劑)過氧化物分解劑過氧化物分解劑 與氫過氧化物作用，使氫過氧化物分解為非活性物與氫過氧化物作用，使氫過氧化物分解為非活性物質(zhì)的穩(wěn)定劑質(zhì)的穩(wěn)定劑 金屬離子鈍化劑金屬離子鈍化劑 微微量量金金屬屬離離子子催催化化作作用用，加加快快了了ROOHROOH分分解解為為自自由由基的速度，需要將殘留的金屬離子加以鈍化基的速度，需要將殘留的金屬離子加以鈍化第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性2 2 光氧老化的防止措施光氧老化的防止措施(1)(1)紫外光屏蔽紫外光屏蔽 使使紫紫外外線線不不能能進(jìn)進(jìn)入入高高分分子子材材料料內(nèi)內(nèi)部部，限限制制光光氧氧老老化化反應(yīng)反應(yīng) (2)(2)紫外光吸收紫外光吸收 對(duì)對(duì)紫紫外外光光有有強(qiáng)強(qiáng)烈烈的的吸吸收收作作用用，將將有有害害的的紫紫外外光光吸吸收收，并并將將激激發(fā)發(fā)能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉閷?duì)對(duì)高高分分子子材材料料無無害害振振動(dòng)動(dòng)能能釋釋放放出出去去 分子內(nèi)部生成氫鍵的特征分子內(nèi)部生成氫鍵的特征 (3)(3)猝滅過程猝滅過程 通過分子間的作用消散能量通過分子間的作用消散能量 (4)(4)受阻胺受阻胺 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 猝滅功能猝滅功能 受受阻阻胺胺能能與與激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)的的單單線線態(tài)態(tài)氧氧反反應(yīng)應(yīng)，形形成成激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)復(fù)復(fù)合合物物，使使單單線線態(tài)態(tài)氧氧的的激激發(fā)發(fā)能能消消失失，單單線線態(tài)態(tài)氧氧濃濃度度降降低低，從而使光氧老化速度受到抑制從而使光氧老化速度受到抑制 氫過氧化物的分解作用氫過氧化物的分解作用 氫氫過過氧氧化化物物O-OO-O鍵鍵的的離離解解能能很很小小，容容易易受受到到外外界界的影響，離解為自由基，形成穩(wěn)定性的化合物，的影響，離解為自由基，形成穩(wěn)定性的化合物，捕獲活性自由基的功能捕獲活性自由基的功能 ROOHROOH和和受受阻阻胺胺反反應(yīng)應(yīng)，生生成成穩(wěn)穩(wěn)定定的的氮氮氧氧自自由由基基氮氮氧氧自自由由基基有有捕捕獲獲活活性性自自由由基基的的功功能能氮氮氧氧自自由由基基又又可可再生，循環(huán)使用再生，循環(huán)使用 能使金屬離子鈍化能使金屬離子鈍化 受阻胺能和金屬離子形成絡(luò)合物，使金屬離子鈍化受阻胺能和金屬離子形成絡(luò)合物，使金屬離子鈍化第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性 3 3 穩(wěn)定劑的并用穩(wěn)定劑的并用 (1)(1)加和效應(yīng)加和效應(yīng) 穩(wěn)定劑的作用能夠發(fā)揮它們各自特性的加和作用穩(wěn)定劑的作用能夠發(fā)揮它們各自特性的加和作用 (2)(2)協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng) 兩種或兩種以上穩(wěn)定劑并用時(shí)，它們的總效大于兩兩種或兩種以上穩(wěn)定劑并用時(shí)，它們的總效大于兩者或兩者以上單獨(dú)使用的加和效應(yīng)者或兩者以上單獨(dú)使用的加和效應(yīng) 均勻協(xié)同效應(yīng)：穩(wěn)定機(jī)理相同均勻協(xié)同效應(yīng)：穩(wěn)定機(jī)理相同 非均勻協(xié)同效應(yīng)：穩(wěn)定機(jī)理不同非均勻協(xié)同效應(yīng)：穩(wěn)定機(jī)理不同 有自協(xié)同效應(yīng)：有自協(xié)同效應(yīng)：一種穩(wěn)定劑具有兩種或兩種以上不同穩(wěn)定機(jī)理一種穩(wěn)定劑具有兩種或兩種以上不同穩(wěn)定機(jī)理 (3)(3)對(duì)抗效應(yīng)對(duì)抗效應(yīng) 一種穩(wěn)定劑對(duì)另一種穩(wěn)定劑產(chǎn)生有害影響一種穩(wěn)定劑對(duì)另一種穩(wěn)定劑產(chǎn)生有害影響 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料的老化與穩(wěn)定性高分子材料的老化與穩(wěn)定性一一 塑料加工熱穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)塑料加工熱穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)1 1 熔體流動(dòng)速率（熔融指數(shù)）法熔體流動(dòng)速率（熔融指數(shù)）法 測(cè)試熱塑性塑料熱穩(wěn)定性能的方法測(cè)試熱塑性塑料熱穩(wěn)定性能的方法 用用熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率儀儀、按按GB3682GB3682熱熱塑塑性性塑塑料料熔熔體體流動(dòng)速率試驗(yàn)方法流動(dòng)速率試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試的方法的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試的方法 在在一一定定的的溫溫度度和和負(fù)負(fù)荷荷下下，測(cè)測(cè)定定材材料料在在熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率儀儀中中進(jìn)進(jìn)行行老老化化后后經(jīng)經(jīng)不不同同停停留留時(shí)時(shí)間間的的熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率變變化化，井進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)井進(jìn)行定量的評(píng)價(jià) 低密度聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE)抗氧劑配方：抗氧劑配方：亞磷酸酯類抗氧劑亞磷酸酯類抗氧劑P2P2，w w0.10.1 亞磷酸酯類抗氧劑亞磷酸酯類抗氧劑P2P2，w0.1w0.1 亞磷酸酯類抗氧劑亞磷酸酯類抗氧劑P2P2，w 0.05w 0.05；亞磷酸酯類抗氧劑亞磷酸酯類抗氧劑P4P4，w=0.05w=0.05-0.1-0.1第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) LDPELDPE的的熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率(MFR)(MFR)，在在熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率儀儀 中中 停停 留留 時(shí)時(shí) 間間 越越 長(zhǎng)長(zhǎng)，MFRMFR越越小小MFRMFR變變小小的的主主要要原原因因是是，受受到到氧氧化化后后導(dǎo)導(dǎo)致致發(fā)發(fā)生生交交聯(lián)聯(lián)作作用用，即即生生成成凝凝膠膠，導(dǎo)導(dǎo)致致分分子子量量變變大大，同同一一種種材材料料分分子量越大，子量越大，MFRMFR越小越小 配配方方LDPELDPE熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能最最好好，因因?yàn)闉樗牡腗FRMFR在在熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率儀儀中中停停留時(shí)間延長(zhǎng)而無變化留時(shí)間延長(zhǎng)而無變化第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)2 2 流變法流變法 用轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行測(cè)試用轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行測(cè)試 儀儀器器一一般般有有混混和和裝裝置置和和擠擠出出裝裝置置，可可以以自自動(dòng)動(dòng)記記錄錄扭扭矩、壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)矩、壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù) 原原理理是是：測(cè)測(cè)試試塑塑料料在在老老化化期期間間扭扭矩矩與與時(shí)時(shí)間間、溫溫度度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)之間的變化關(guān)系，進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)速等參數(shù)之間的變化關(guān)系，進(jìn)行定量的評(píng)價(jià) 定定量量評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)采采用用混混合合器器裝裝置置時(shí)時(shí)可可以以在在儀儀器器上上直直接接反反映映；采采用用擠擠出出裝裝置置時(shí)時(shí)，可可以以通通過過其其他他儀儀器器(如如熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率儀儀)測(cè)試反映測(cè)試反映 流流變變法法測(cè)測(cè)試試塑塑料料熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能，比比較較接接近近實(shí)實(shí)際際成成型型加加工工工工藝藝條條件件，測(cè)測(cè)試試結(jié)結(jié)果果比比較較接接近近實(shí)實(shí)際際情情況況，還還沒沒有有國(guó)國(guó)家統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)家統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) 試試驗(yàn)驗(yàn)儀儀器器；布布拉拉本本得得(BRABENDER)(BRABENDER)流流變變儀儀；熔熔體體流動(dòng)速率儀流動(dòng)速率儀 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) (1)PP (1)PP：抗氧劑：抗氧劑:硬脂酸鈣硬脂酸鈣=100=100：0.250.25：0.25 0.25 試驗(yàn)條件：流變儀擠出工藝條件：試驗(yàn)條件：流變儀擠出工藝條件：溫度：溫度：150150、210210、230230、240240、230 230 螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速：60r/min60r/min 測(cè)試條件：負(fù)荷測(cè)試條件：負(fù)荷2.16kg,2302.16kg,230 不加抗氧劑不加抗氧劑 亞磷酸亞磷酸酯酯類抗氧劑類抗氧劑P-1P-1 酚類抗氧劑酚類抗氧劑A0-1A0-1 亞磷酸亞磷酸酯酯類抗氧劑類抗氧劑P-5 P-5 不不加加抗抗氧氧劑劑的的聚聚丙丙烯烯在在擠擠出出加加工工中中發(fā)發(fā)生生大大分分子子鏈鏈斷斷裂裂，相相對(duì)對(duì)分分子子量量迅迅速速下下降降，致致使使熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率上上升升 配配方方經(jīng)經(jīng)擠擠出出3 3次次后后，熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率已已上上升升到到17g17g(10min)(10min)左左右右之之后后變變化化緩緩慢慢，是是由由于于大大量量斷斷鏈鏈?zhǔn)故够罨钚孕渣c(diǎn)點(diǎn)增增多多，除除繼繼續(xù)續(xù)發(fā)發(fā)生生受受熱熱斷斷鏈鏈外外，還還有有相相互互結(jié)結(jié)合合起起來或發(fā)生交聯(lián)來或發(fā)生交聯(lián) 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)(2)(2)高分子量高密度聚乙烯（高分子量高密度聚乙烯（HDPEHDPE）亞磷酸亞磷酸酯酯類抗氧劑類抗氧劑P-2P-2；亞磷酸亞磷酸酯酯類抗氧劑類抗氧劑P-1P-1；亞磷酸亞磷酸酯酯類抗氧劑類抗氧劑P-4P-4試驗(yàn)儀器：布拉本得流變儀；試驗(yàn)儀器：布拉本得流變儀；試驗(yàn)條件：流變儀混和工藝條件：試驗(yàn)條件：流變儀混和工藝條件：220220 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：60r/min60r/min 用用流流變變法法可可測(cè)測(cè)定定塑塑料料出出現(xiàn)現(xiàn)交交聯(lián)聯(lián)的的誘誘導(dǎo)導(dǎo)期期大大分分子子鏈鏈一一旦旦交交聯(lián)聯(lián)，流流變變儀儀的的扭扭矩矩會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)躍躍升升變變化化用用扭扭矩矩改改變變來來評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)抗抗氧氧劑劑的的作作用用效效果果，即即熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能配配方方處理的高分子量高密度聚乙烯熱穩(wěn)定性能最好處理的高分子量高密度聚乙烯熱穩(wěn)定性能最好第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)二塑料長(zhǎng)效熱穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)二塑料長(zhǎng)效熱穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 1 熱熱老老化化法法是是測(cè)測(cè)定定塑塑料料在在強(qiáng)強(qiáng)制制通通風(fēng)風(fēng)的的空空氣氣熱熱老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行加速老化的方法老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行加速老化的方法 原原理理：將將塑塑料料試試樣樣置置于于熱熱老老化化箱箱中中，使使其其在在一一定定溫溫度度下下經(jīng)經(jīng)受受熱熱和和氧氧的的加加速速老老化化作作用用，通通過過測(cè)測(cè)試試?yán)侠匣扒昂蠛笮孕阅苣艿牡淖冏兓?，評(píng)評(píng)定定塑塑料料的的抗抗熱熱老老化化性性能能 試試驗(yàn)驗(yàn)按按GB714lGB714l塑塑料料熱熱空空氣氣曝曝露露試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)進(jìn)進(jìn)行行標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中中規(guī)規(guī)定定：塑塑料料的的老老化化程程度度是是根根據(jù)據(jù)塑塑料料在在曝曝露露試試驗(yàn)驗(yàn)中中性性能能的的變變化化來來評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)的的一一種種或或幾幾種種性能的變化來評(píng)定塑料的熱老化性能性能的變化來評(píng)定塑料的熱老化性能第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)2 2 熱老化的特征熱老化的特征通通過過目目測(cè)測(cè)試試樣樣外外觀觀變變化化：局局部部粉粉化化、龜龜裂裂、斑斑點(diǎn)點(diǎn)、起起泡及變形泡及變形質(zhì)量的變化等質(zhì)量的變化等力力學(xué)學(xué)性性能能變變化化：拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度、斷斷裂裂伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)率率、彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度及及沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度光學(xué)性能變化：變色、退色及透光率光學(xué)性能變化：變色、退色及透光率電學(xué)性能的變化：電阻率、耐電強(qiáng)度及介電常數(shù)等電學(xué)性能的變化：電阻率、耐電強(qiáng)度及介電常數(shù)等其他性能變化：硬度其他性能變化：硬度第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 3 配方：配方：M(M(聚丙烯聚丙烯)：M(M(復(fù)合抗氧劑復(fù)合抗氧劑)=100)=100：MM 無復(fù)合抗氧劑；無復(fù)合抗氧劑；B-215B-215，0 01 1份；份；B-215B-215，0 03 3份份 B-215B-215，0 05 5份；份；B-215B-215，0 07 7份份 B-25B-25，0 03 3份；份；B-225B-225，0 05 5份份 B-225B-225，0 07 7份份 試驗(yàn)儀器：有轉(zhuǎn)盤和鼓風(fēng)機(jī)的熱老化箱試驗(yàn)儀器：有轉(zhuǎn)盤和鼓風(fēng)機(jī)的熱老化箱 試驗(yàn)條件：溫度試驗(yàn)條件：溫度150150第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 出出現(xiàn)現(xiàn)脆脆點(diǎn)點(diǎn)的的時(shí)時(shí)間間和和脆脆化化面面積積達(dá)達(dá)1/31/3的的時(shí)時(shí)間間作作為為評(píng)評(píng)定定抗抗氧氧化化熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的主主要要指指標(biāo)標(biāo)，同同時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)定定拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度、伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)率和熱老化過程中熔體流動(dòng)速率等指標(biāo)率和熱老化過程中熔體流動(dòng)速率等指標(biāo) 隨隨復(fù)復(fù)合合抗抗氧氧劑劑用用量量的的增增加加，防防熱熱老老化化性性能能相相應(yīng)應(yīng)提提高高，抗抗氧氧劑劑B225B225的的熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性能能優(yōu)優(yōu)于于B215B215PPPP經(jīng)經(jīng)老老化化后后伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)率率急急劇劇下下降降，而而拉拉伸伸強(qiáng)強(qiáng)度度在在老老化化過過程程中中緩緩慢慢下下降降，經(jīng)經(jīng)B-225B-225處處理理的的試試樣樣，伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)率率下下降降比比經(jīng)經(jīng)B-215B-215處處理理的的試試樣樣緩緩慢慢，進(jìn)進(jìn)一一步步說說明明抗抗氧氧劑劑B-225B-225的的熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性能憂于能憂于B215B215 隨隨老老化化時(shí)時(shí)間間的的增增加加，熔熔體體流流動(dòng)動(dòng)速速率率增增大大，表表明明聚聚丙丙烯在熱老化過程中發(fā)生降解，使分子量減小烯在熱老化過程中發(fā)生降解，使分子量減小 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 三三 塑料防光氧老化性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)塑料防光氧老化性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 塑塑料料光光氧氧老老化化性性能能的的試試驗(yàn)驗(yàn)法法有有自自然然曝曝露露試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法和和實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法 塑塑料料在在防防光光氧氧老老化化試試驗(yàn)驗(yàn)中中，應(yīng)應(yīng)確確定定不不同同的的性性能能評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)指指標(biāo)標(biāo)有有光光學(xué)學(xué)性性能能(如如光光澤澤、色色變變和和透透射射率率等等)，力力學(xué)學(xué)性性能能(如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等)1 1 塑料自然氣候曝露試驗(yàn)法塑料自然氣候曝露試驗(yàn)法 按按ISO/DIS877ISO/DIS877國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 直直接接大大氣氣老老化化（方方法法)、用用玻玻璃璃過過濾濾日日光光后后的的間間接大氣老化接大氣老化(方法方法)，強(qiáng)化日光老化方法，強(qiáng)化日光老化方法(方法方法)第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) 塑料自然氣候曝露試驗(yàn)塑料自然氣候曝露試驗(yàn)(即戶外氣候試驗(yàn)即戶外氣候試驗(yàn))試試樣樣置置于于自自然然環(huán)環(huán)境境氣氣候候下下曝曝露露，使使其其經(jīng)經(jīng)受受日日光光、溫溫度度、氧氧等等氣氣候候因因素素的的綜綜合合作作用用，測(cè)測(cè)定定其其性性能能的的變變化化來來評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)塑塑料料的的耐耐候候性性塑塑料料自自然然氣氣候候曝曝露露試試驗(yàn)驗(yàn)法法是是按按GB368lGB368l的的規(guī)規(guī)定定進(jìn)進(jìn)行行的的曝曝露露場(chǎng)場(chǎng)必必須須選選擇擇能能代代表表某某一一氣氣候候類類型型的的最最嚴(yán)嚴(yán)酷酷的的地地區(qū)區(qū)，塑塑料料試試樣樣在在曝曝露露架架上上必必須須朝朝南南呈呈4545安安放放，當(dāng)當(dāng)主主要要性性能能指指標(biāo)標(biāo)已已降降至至實(shí)實(shí)際際使使用用的的最最低低允許值或某一保留率以下時(shí)試驗(yàn)使可結(jié)束允許值或某一保留率以下時(shí)試驗(yàn)使可結(jié)束 2 2 實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)法 試驗(yàn)法按試驗(yàn)法按GBGBT164221997T164221997的進(jìn)行的進(jìn)行 氖弧燈、熒光紫外燈、開放式碳弧燈氖弧燈、熒光紫外燈、開放式碳弧燈3 3種試驗(yàn)方法種試驗(yàn)方法(1)(1)光源與裝置光源與裝置 人工光源應(yīng)盡量準(zhǔn)確地模擬陽光的光譜能量分布人工光源應(yīng)盡量準(zhǔn)確地模擬陽光的光譜能量分布 由試驗(yàn)箱、輻射測(cè)量?jī)x、指示或記錄裝置組成由試驗(yàn)箱、輻射測(cè)量?jī)x、指示或記錄裝置組成 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)(2)(2)塑料氙燈光源曝露試驗(yàn)塑料氙燈光源曝露試驗(yàn)(又稱人工加速耐候試驗(yàn)又稱人工加速耐候試驗(yàn))模模擬擬和和強(qiáng)強(qiáng)化化塑塑料料在在自自然然氣氣候候中中受受到到的的光光、熱熱、氧氧、濕濕氣氣、降降雨雨為為主主要要老老化化破破壞壞的的環(huán)環(huán)境境因因素素，按按GB9344-GB9344-8888試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法進(jìn)進(jìn)行行，評(píng)評(píng)定定性性能能變變化化，獲獲得得近近似似于于自自然然氣氣候的耐候性候的耐候性 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：試試樣樣受受300890nm300890nm波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的輻輻射射；其其輻輻照照度度為為(1000200)w(1000200)wmm2 2 黑板溫度規(guī)定為黑板溫度規(guī)定為(63 3)(63 3)相對(duì)濕度規(guī)定為相對(duì)濕度規(guī)定為(65 5)(65 5)噴水周期噴水周期18min18minl02min(l02min(噴水時(shí)間噴水時(shí)間/不噴水時(shí)間不噴水時(shí)間)曝露周期數(shù)一般不少于曝露周期數(shù)一般不少于5 5個(gè)個(gè) 材材料料的的耐耐候候性性可可用用性性能能降降至至某某一一規(guī)規(guī)定定值值(常常取取保保留留率率5050)時(shí)的曝露時(shí)間或輻射量來表示時(shí)的曝露時(shí)間或輻射量來表示 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)(3)(3)熒光紫外燈光源曝露試驗(yàn)方法熒光紫外燈光源曝露試驗(yàn)方法 人人工工方方法法，模模擬擬雨雨水水或或露露水水及及陽陽光光中中的的紫紫外外能能量量所所引起的破壞引起的破壞 試試驗(yàn)驗(yàn)箱箱由由耐耐腐腐蝕蝕材材料料構(gòu)構(gòu)成成內(nèi)內(nèi)裝裝8 8支支熒熒光光紫紫外外燈燈，1 1個(gè)個(gè)加加熱熱水水槽槽、試試驗(yàn)驗(yàn)祥祥品品架架以以及及供供控控制制和和指指示示操操作作時(shí)時(shí)間間和溫度的設(shè)備和溫度的設(shè)備 熒熒光光紫紫外外燈燈長(zhǎng)長(zhǎng)1220mm1220mm，功功率率40W40W，發(fā)發(fā)射射峰峰為為313nm313nm試驗(yàn)面與燈面平行試驗(yàn)面與燈面平行 樣樣品品曝曝露露于于設(shè)設(shè)備備各各側(cè)側(cè)面面上上寬寬90mm90mm、高高210mm210mm的的區(qū)域區(qū)域 在在6060紫外曝露紫外曝露4h4h并在并在5050冷凝冷凝4h4h 燈運(yùn)行燈運(yùn)行400450 h400450 h后，每排更換后，每排更換1 1支燈支燈 到商定的試驗(yàn)總小時(shí)數(shù)后結(jié)束試驗(yàn)到商定的試驗(yàn)總小時(shí)數(shù)后結(jié)束試驗(yàn) 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) （4 4）評(píng)價(jià)塑料防老化性能的指標(biāo)）評(píng)價(jià)塑料防老化性能的指標(biāo) 用曝露后性能值與初始性能值的比值表示用曝露后性能值與初始性能值的比值表示 X2X2X1 100X1 100 XlXl為初始性能平均值；為初始性能平均值；X2X2為曝露階段試樣平均值為曝露階段試樣平均值 用性能的變化率用性能的變化率 (X2X1)(X2X1)X1 100X1 100 X1X1為初始性能平均值；為初始性能平均值；X2X2為曝露階段試樣平均值為曝露階段試樣平均值 （5 5）塑料防老化性能的判斷值，可以分為兩類：）塑料防老化性能的判斷值，可以分為兩類：一一類類是是判判斷斷塑塑料料壽壽命命的的值值，取取性性能能的的保保持持率率為為5050時(shí)，試驗(yàn)終止時(shí)，試驗(yàn)終止 另另一一類類是是判判斷斷塑塑料料質(zhì)質(zhì)量量的的值值，它它既既可可取取性性能能的的保保持率，又可取性能降至一規(guī)定值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)持率，又可取性能降至一規(guī)定值作為判斷標(biāo)準(zhǔn) 第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià) HDPEHDPE在在老老化化初初期期分分子子鏈鏈交交聯(lián)聯(lián)為為主主，后后期期降降解解趨趨勢(shì)勢(shì)明明顯顯，由由于于氧氧化化使使結(jié)結(jié)晶晶度度均均有有緩緩慢慢增增加加大大氣氣老老化化試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果與氙燈光源人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)基本相同結(jié)果與氙燈光源人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)基本相同第二節(jié)第二節(jié) 老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)老化與穩(wěn)定性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)