電子產(chǎn)品可以做哪些老化測試？
一.導言
高分子材料廣泛應用于航空航天、汽車制造、制鞋、紡織等各個領域，極大地促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展。然而，近年來，隨著各領域?qū)Σ牧系囊笤絹碓礁?，高分子材料的老化問題日益突出。高分子材料容易受到陽光、雨水、溫度、氧氣、水分、沙塵等多種環(huán)境因素的影響，導致泛黃、脆化、力學性能下降等。研究高分子材料的老化，對于評價高分子材料的性能，預測高分子材料的使用壽命，積極采取措施減緩高分子材料的老化，以及高分子材料的改性和新材料的開發(fā)都具有重要的現(xiàn)實意義。目前研究高分子材料老化試驗的方法很多，包括氣候老化試驗、紫外線老化試驗、臭氧老化試驗、熱風老化試驗、高低溫交替老化試驗、濕熱老化試驗、介質(zhì)老化試驗、鹽霧老化試驗等。
二.氣候老化試驗
所謂氣候老化試驗，就是將高分子材料的試驗樣品暴露在大氣環(huán)境中，從而獲得材料樣品暴露在大氣環(huán)境中的老化規(guī)律，分析高分子材料的性能，預測其使用壽命的研究方法。氣候老化試驗可以分為兩種類型，其中一種是自然暴露試驗，即將高分子材料的試驗樣品暴露在真實的大氣環(huán)境中，獲得材料在真實環(huán)境中的老化行為。這種老化測試方法可以獲得準確的老化信息，是獲得高分子材料老化行為有效的方法。然而，這種測試方法需要太長的周期時間，并且費時費力。佛羅里達州、中國、萬寧、漠河和武漢的人們已經(jīng)進行了一年多的大氣暴露測試。另一種是人工氣候老化試驗，是指人們通過模擬室內(nèi)真實的大氣環(huán)境條件或強化一定的環(huán)境因素，在短時間內(nèi)得到材料老化行為的老化試驗方法，也稱人工模擬老化或人工加速老化。人工氣候老化通常在人工氣候老化箱中進行。常用的人工風化箱主要有氙燈風化箱、熒光燈風化試驗箱和碳弧燈風化試驗箱。這些氣候老化試驗箱從光、溫、濕、雨或冷凝等主要氣候因素模擬或強化自然環(huán)境因素，從而實現(xiàn)材料老化[1]。此外，材料的老化試驗應按照一定的試驗標準進行。
三.紫外線老化試驗
太陽光中的紫外光，由于其光能相當于高分子化學鍵的鍵能，會導致高分子化合物鏈斷裂，是導致高分子材料老化降解的主要因素。紫外老化試驗是指將高分子材料的老化試驗樣品暴露在紫外光場中，從而獲得高分子材料老化行為和規(guī)律的試驗方法。一般紫外老化試驗會規(guī)定紫外區(qū)和照射強度，如40W/m2，在300 nm-400 nm波長范圍內(nèi)等。紫外老化試驗使用的光源通常包括氙燈、熒光燈、氚燈和氘燈，其中氙燈能很好地模擬太陽光譜，熒光燈能很好地模擬太陽光的紫外光譜，氚燈提供較強的能量，一般用于加速老化試驗。
四.臭氧老化試驗
臭氧是大氣中的稀有氣體，但它對高分子材料的破壞性極強。臭氧會與高分子材料化學結(jié)構(gòu)中的不飽和鍵和還原基團發(fā)生不可逆反應，導致高分子材料氧化降解，從而失去使用價值。特別是對于含有雙鍵的橡膠材料，表現(xiàn)出極強的破壞力。臭氧具有很強的活性，能夠分解活性更強的原子氧，與橡膠分子中的雙鍵發(fā)生化學反應，導致橡膠老化、開裂、脆化等現(xiàn)象[1]。高分子材料的臭氧老化試驗通常在臭氧老化試驗箱中進行。臭氧由臭氧發(fā)生器提供，其濃度可以通過混合器與空氣混合來調(diào)節(jié)。臭氧的濃度通常根據(jù)實際使用材料的環(huán)境條件來確定。此外，臭氧老化箱內(nèi)的溫度、濕度等因素也可以調(diào)節(jié)，從而達到測試的目的，獲得材料的抗臭氧老化性能、臭氧老化行為及規(guī)律。
五.熱空氣老化試驗
熱量是導致高分子材料老化的主要因素之一。熱量會加速聚合物鏈的運動，導致聚合物鏈斷裂，產(chǎn)生活性自由基，引發(fā)自由基鏈式反應，導致聚合物降解或交聯(lián)。熱空氣老化試驗是評價高分子材料和研究高分子材料抗老化性能的主要試驗方法之一，通常在恒溫鼓風干燥試驗室內(nèi)進行。干燥箱內(nèi)的溫度可根據(jù)試驗要求設定。當高分子材料暴露在干燥環(huán)境中時，定期取樣測試，以獲得高分子材料的老化行為和規(guī)律，從而有針對性地對高分子材料進行改性，提高其使用性能。
這種熱空氣老化試驗，也稱為“高溫老化試驗”，通常是測試聚合物抗老化性能的常用方法。
六.溫度交替老化試驗
溫度是導致高分子材料老化的另一個重要因素。對于高分子膠粘劑，高溫會加速高分子膠粘劑鏈的運動速度，而低溫會導致高分子膠粘劑的內(nèi)應力，高溫和低溫的交替會導致高分子膠粘劑的斷鏈和老化降解。對于橡膠來說，高溫會加速分子鏈的熱運動，使橡膠發(fā)生交聯(lián)，而低溫會使橡膠的分子鏈凍結(jié)，使其變脆，降其彈性和老化。高低溫交替老化試驗是評價高分子材料耐溫性的一種老化試驗方法，通常在溫度交替老化試驗箱中進行。它是一個溫度循環(huán)，溫度以恒定的升溫速率從某一溫度T1(通常是室溫)升高到某一溫度T2，然后以恒定的降溫速率保持在某一溫度T3。周期長度可根據(jù)具體測試要求確定。
七、濕熱老化試驗
濕熱老化試驗是評價高分子材料在高濕高溫環(huán)境下抗老化性能的有效方法。在高濕度環(huán)境下，水會滲透到高分子材料中，導致高分子材料溶脹，部分親水基團水解，導致高分子材料老化降解。此外，水滲入高分子材料內(nèi)部還會導致高分子材料中的增塑劑、配合劑等物質(zhì)等添加劑的溶解和遷移，影響高分子材料的力學性能。在高熱的作用下，熱可以促進這種水的滲透，從而加速聚合物鏈的運動，降分子間作用力，促進水的滲透，加速聚合物材料的降解[1]。不同的高分子材料有不同的配方，所以它們的濕熱老化機理不一樣。進行濕熱老化試驗時，應根據(jù)不同的高分子材料選擇不同的老化標準。濕熱老化試驗通常在濕熱老化試驗箱中進行，可根據(jù)試驗要求設定溫度和濕度。
八、中度老化試驗
有些高分子材料在使用過程中要長時間浸泡在某種介質(zhì)中，例如從事海上作業(yè)或潛艇作業(yè)的設備上的高分子材料要長時間浸泡在海水中，航空飛機的某些部件要長時間暴露在航空燃油中等。，所有這些都要求聚合物材料具有很強的抗介質(zhì)老化能力。介電老化試驗是評價高分子材料介電老化性能和預測其在一定介質(zhì)中壽命的常用試驗方法。老化試驗中使用的介質(zhì)可根據(jù)高分子材料使用的具體環(huán)境進行配制，如人工海水、鹽水、雨水、酸堿溶液、燃料油等有機溶劑等。
除了上述高分子材料的老化試驗方法外，還有鹽霧老化試驗、防霉試驗、耐寒試驗等多種老化試驗方法[2]。高分子材料的老化試驗方法雖然很多，但也要根據(jù)高分子材料所使用的環(huán)境、高分子材料的種類和試驗目的，選擇合適的老化試驗方法，以便恰當?shù)卦u價高分子材料的性能，合理地預測其使用壽命，為生產(chǎn)和生活提供更有效的信息。
