專利名稱：一種評(píng)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(píng)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(guò)程中或自然環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)老化等現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響企業(yè)安全生產(chǎn)，因此簡(jiǎn)便、正確評(píng)定高分子材料使用壽命以便及時(shí)處理材料老化情況顯得非常重要。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期沿用的試驗(yàn)方法是常規(guī)老化法(CA)，其原理是絕緣壽命的對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成直線關(guān)系。人工熱老化試驗(yàn)是評(píng)定復(fù)合材料耐熱老化性能的人工加速老化試驗(yàn)方法。熱老化試驗(yàn)方法的研究已經(jīng)比較成熟，但還不夠理想。近年來(lái)，用吸氧法、差熱分析、熱重分析法進(jìn)行熱老化實(shí)驗(yàn)研究的工作已得到廣泛的重視和發(fā)展。材料在高溫下長(zhǎng)期使用，性能逐漸下降，是因?yàn)樵诠夂蜔岬饶芰康淖饔孟掳l(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(shí)質(zhì)是老化速度的快慢，即反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題。通常材料在較低溫度下的壽命往往很長(zhǎng)，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(píng)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(píng)定高分子材料使用壽命的方法來(lái)快速推算出材料的熱老化壽命以便評(píng)估其使用期限。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種評(píng)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(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)，分別通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法和等溫實(shí)驗(yàn)法對(duì)木質(zhì)素進(jìn)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(jìn)行氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿夥盏膶?duì)比實(shí)驗(yàn)。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(jī)高分子物質(zhì)。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有的多種官能團(tuán)如芳香核、羥基、羧基、甲氧基等在合成高分子化合物時(shí)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(jī)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(cè)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(cè)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(shí)間。用Ozawa求取木質(zhì)素?zé)岱纸獾幕罨苁荅 = 91. 54kJ/mol (氮?dú)鈿夥罩?和E =108. 67kJ/mol (空氣氣氛中)，a = 4781. 11 (氮?dú)鈿夥罩?和a = 5675. 57 (空氣氣氛中)，等溫實(shí)驗(yàn)法求取b = -7. 61581 (氮?dú)鈿夥罩?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?dú)鈿夥罩?和Igt =5675. 57/T-8. 7588 (空氣氣氛中)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于利用熱重點(diǎn)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(dòng)力學(xué)方法求出的壽命和等溫實(shí)驗(yàn)法求出的壽命也是非常接近，所以熱重點(diǎn)斜法是一個(gè)很好評(píng)定高分子材料使用壽命的方法。
具體實(shí)施例方式用氮?dú)鈿夥罩械牡葴貙?shí)驗(yàn)方法推導(dǎo)壽命方程
選用木質(zhì)素為實(shí)驗(yàn)材料，吹掃氣體用N2,流速150mL/min做為實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(píng)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(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)； (2)分別利用動(dòng)力學(xué)方法和等溫實(shí)驗(yàn)法在氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿夥罩羞M(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)； (3)用Ozawa求取木質(zhì)素在氮?dú)鈿夥諢岱纸獾幕罨苁荅= 91. 54kJ/mol,在空氣氣氛中活化能 E = 108. 67kJ/mol ； (4)用等溫試驗(yàn)法求取木質(zhì)素在氮?dú)鈿夥罩袩岱纸獾腷= -7. 61581，在空氣氣氛中b=-8. 75879 ； (5)確定木質(zhì)素在氮?dú)鈿夥罩械膲勖匠淌荌gt= 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(píng)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(jī)高分子物質(zhì)，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有的多種官能團(tuán)如芳香核、羥基、羧基、甲氧基等在合成高分子化合物時(shí)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(jī)化學(xué)物質(zhì)潛在的重要資源。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種評(píng)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(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)，分別通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法和等溫實(shí)驗(yàn)法對(duì)木質(zhì)素進(jìn)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(jìn)行氮?dú)鈿夥蘸涂諝鈿夥盏膶?duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)熱重點(diǎn)斜法確定了木質(zhì)素的壽命。本發(fā)明利用熱重點(diǎn)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(dòng)力學(xué)方法求出的壽命和等溫實(shí)驗(yàn)法求出的壽命也是非常接近，所以熱重點(diǎn)斜法是一個(gè)很好評(píng)定高分子材料使用壽命的方法。
文檔編號(hào)G01N25/00GK102967620SQ201210532339
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:常州大學(xué)