專利名稱：一種評定高分子材料使用壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料，特別是一種評定高分子材料使用壽命的方法。
背景技術(shù)：
高分子材料被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、居民生活中，如設(shè)備元器件、電源線等。由于高分子材料在使用過程中或自然環(huán)境中會出現(xiàn)老化等現(xiàn)象，將嚴重影響企業(yè)安全生產(chǎn)，因此簡便、正確評定高分子材料使用壽命以便及時處理材料老化情況顯得非常重要。國內(nèi)外長期沿用的試驗方法是常規(guī)老化法(CA)，其原理是絕緣壽命的對數(shù)與絕對溫度的倒數(shù)成直線關(guān)系。人工熱老化試驗是評定復(fù)合材料耐熱老化性能的人工加速老化試驗方法。熱老化試驗方法的研究已經(jīng)比較成熟，但還不夠理想。近年來，用吸氧法、差熱分析、熱重分析法進行熱老化實驗研究的工作已得到廣泛的重視和發(fā)展。材料在高溫下長期使用，性能逐漸下降，是因為在光和熱等能量的作用下發(fā)生了熱降解、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，所以熱老化壽命的實質(zhì)是老化速度的快慢，即反應(yīng)動力學(xué)的問題。通常材料在較低溫度下的壽命往往很長，但是我們可用一定溫度下的壽命快速推算出材料的熱老化壽命以便評估其使用期限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種評定高分子材料使用壽命的方法來快速推算出材料的熱老化壽命以便評估其使用期限。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種評定高分子材料使用壽命的方法選取木質(zhì)素高分子材料作為實驗材料，進行熱分解實驗，分別通過動力學(xué)方法和等溫實驗法對木質(zhì)素進行熱重分析，建立木質(zhì)素失重10%為壽命上限的壽命方程,并進行氮氣氣氛和空氣氣氛的對比實驗。所述木質(zhì)素，又稱木素(Lignin)，是植物體次生代謝合成的一種天然有機高分子物質(zhì)。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有的多種官能團如芳香核、羥基、羧基、甲氧基等在合成高分子化合物時具有多方面的能力，因此木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)使它成為一系列有機化學(xué)物質(zhì)潛在的重要資源。熱重分析是指在程序充值溫度下測量物質(zhì)的質(zhì)量變化與溫度關(guān)系的一種技術(shù)，通常又稱之為熱重法，測得的記錄曲線稱為熱重曲線(TG曲線)，其縱坐標(biāo)為試樣的質(zhì)量，橫坐標(biāo)為試樣的溫度或者時間。用Ozawa求取木質(zhì)素?zé)岱纸獾幕罨苁荅 = 91. 54kJ/mol (氮氣氣氛中)和E =108. 67kJ/mol (空氣氣氛中)，a = 4781. 11 (氮氣氣氛中)和a = 5675. 57 (空氣氣氛中)，等溫實驗法求取b = -7. 61581 (氮氣氣氛中)和b = -8. 75879 (空氣氣氛中)，最終得到木質(zhì)素壽命方程。所述木質(zhì)素的壽命方程分別是Igt = 4781/T-7. 6185(氮氣氣氛中)和Igt =5675. 57/T-8. 7588 (空氣氣氛中)。本發(fā)明的優(yōu)勢在于利用熱重點斜法求出的木質(zhì)素在不同氣氛中不同溫度下失重10%的壽命與動力學(xué)方法求出的壽命和等溫實驗法求出的壽命也是非常接近，所以熱重點斜法是一個很好評定高分子材料使用壽命的方法。
具體實施例方式用氮氣氣氛中的等溫實驗方法推導(dǎo)壽命方程
選用木質(zhì)素為實驗材料，吹掃氣體用N2,流速150mL/min做為實驗條件。木質(zhì)素在
90°C，100°C，110°C，120°C，150°C，200°C處分別恒溫 120min。記錄實驗數(shù)據(jù)在表 I。
表IN2吹掃木質(zhì)素在不同溫度下的參數(shù)變化
權(quán)利要求
1.一種評定高分子材料使用壽命的方法，其特征在于 (1)選取木質(zhì)素作為實驗材料，進行熱分解實驗； (2)分別利用動力學(xué)方法和等溫實驗法在氮氣氣氛和空氣氣氛中進行對比實驗； (3)用Ozawa求取木質(zhì)素在氮氣氣氛熱分解的活化能是E= 91. 54kJ/mol,在空氣氣氛中活化能 E = 108. 67kJ/mol ； (4)用等溫試驗法求取木質(zhì)素在氮氣氣氛中熱分解的b= -7. 61581，在空氣氣氛中b=-8. 75879 ； (5)確定木質(zhì)素在氮氣氣氛中的壽命方程是Igt= 4781/T-7. 6185和在空氣氣氛中的壽命方程是 Igt = 5675. 57/T-8. 7588。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種評定高分子材料使用壽命的方法，其特征在于所述木質(zhì)素，又稱木素(Lignin)，是植物體次生代謝合成的一種天然有機高分子物質(zhì)，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有的多種官能團如芳香核、羥基、羧基、甲氧基等在合成高分子化合物時具有多方面的能力，因此木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)使它成為一系列有機化學(xué)物質(zhì)潛在的重要資源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評定高分子材料使用壽命的方法，本發(fā)明的高分子材料選取木質(zhì)素作為實驗材料，進行熱分解實驗，分別通過動力學(xué)方法和等溫實驗法對木質(zhì)素進行熱重分析，建立木質(zhì)素失重10％為壽命上限的壽命方程，并進行氮氣氣氛和空氣氣氛的對比實驗，通過熱重點斜法確定了木質(zhì)素的壽命。本發(fā)明利用熱重點斜法求出的木質(zhì)素在不同氣氛中不同溫度下失重10％的壽命與動力學(xué)方法求出的壽命和等溫實驗法求出的壽命也是非常接近，所以熱重點斜法是一個很好評定高分子材料使用壽命的方法。
文檔編號G01N25/00GK102967620SQ201210532339
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者黃勇 申請人:常州大學(xué)