一種高分子材料熱老化測試設(shè)備及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高分子材料熱老化測試設(shè)備及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。
[0003]高分子材料按來源分為天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優(yōu)越的性能一較小的密度、較高的力學(xué)、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。
[0004]但是高分子材料在加工、貯存和使用過程中，會出現(xiàn)由于各種因素的影響，性能和使用價值逐漸降低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為老化。老化可分為化學(xué)老化和物理老化兩種?；瘜W(xué)老化是一種不可逆的化學(xué)反應(yīng)，它是分子結(jié)構(gòu)變化的結(jié)果，例如塑料的脆化，橡膠的龜裂，纖維的變黃等?；瘜W(xué)老化可以分為降解和交聯(lián)兩種類型。降解是指高分子受紫外線、熱、機(jī)械力等因素的作用而發(fā)生的分子鏈的斷裂;交聯(lián)是指高分子碳-氫鍵斷裂，產(chǎn)生的高分子自由基相互結(jié)合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。降解和交聯(lián)對高分子的性能有很大的影響。降解使高分子分子量下降，材料變軟發(fā)粘，抗拉強(qiáng)度和模量降低;交聯(lián)使尚分子材料變硬變脆，伸長率下降(見高分子降解和高分子交聯(lián))。物理老化不涉及分子結(jié)構(gòu)的改變，它僅僅是由于物理作用發(fā)生的可逆性變化。例如有些高分子材料受潮后絕緣性能下降，但干燥后可以恢復(fù)。
[0005]在老化中，熱老化又是高分子材料老化中最為常見的一種老化現(xiàn)象，研究熱老化對高分子材料性能的研究具有重要意義，現(xiàn)有的高分子材料熱老化通常是在熱老化實驗箱進(jìn)行試驗，但是現(xiàn)有的熱老化試驗箱在測試時，測試誤差較大，測試效率偏低，影響對高分子材料熱老化的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高分子材料熱老化測試設(shè)備及測試方法。
[0007]本發(fā)明提供的高分子材料熱老化測試設(shè)備，包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有測試腔和預(yù)熱腔，所述測試腔大于所述預(yù)熱腔，所述預(yù)熱腔的頂部與環(huán)形輸氣管連通，所述環(huán)形輸氣管環(huán)繞在所述測試腔底部設(shè)置，所述環(huán)形輸氣管上開設(shè)有多個進(jìn)氣孔，多個所述進(jìn)氣孔與所述測試腔內(nèi)連通，每個所述進(jìn)氣孔上設(shè)有氣體流量計，所述測試腔外側(cè)貼合設(shè)有第一保溫層，所述環(huán)形輸氣管設(shè)置在所述測試腔與所述第一保溫層之間。
[0008]所述預(yù)熱腔內(nèi)設(shè)有電熱管，所述預(yù)熱腔外側(cè)貼合設(shè)有第二保溫層，所述電熱管盤設(shè)在所述預(yù)熱腔內(nèi)，所述電熱管與所述預(yù)熱腔的內(nèi)壁貼合，所述電熱管包括進(jìn)氣端和出氣端，所述進(jìn)氣端穿過所述預(yù)熱腔的頂部與外界連通，所述出氣端設(shè)置在所述預(yù)熱腔的底部與所述預(yù)熱腔內(nèi)連通。
[0009]所述箱體的頂部設(shè)有多個換氣孔，每個所述換氣孔包括進(jìn)氣段、波浪段和出氣段，所述進(jìn)氣段的一端與所述測試腔內(nèi)部連通，所述進(jìn)氣段的另一端與所述波浪段的一端連接，所述波浪段包括至少一個波浪形彎折，所述波浪段的另一端與所述出氣段連通，所述出氣段的另一端與外界連通，所述出氣段與外界連通處設(shè)有用于密封所述換氣孔的換氣塞。
[0010]所述測試腔內(nèi)還設(shè)有懸掛裝置，所述懸掛裝置包括球殼、轉(zhuǎn)動球和滑塊，所述球殼開設(shè)有貫通球殼的滑道，所述滑道相互交繪，所述轉(zhuǎn)動球設(shè)置在所述球殼內(nèi)，所述轉(zhuǎn)動球的表面設(shè)有多個釘狀突起，所述球殼的內(nèi)壁設(shè)有與所述釘狀突起對應(yīng)的凹槽，所述滑塊包括轉(zhuǎn)動底座和支桿，所述轉(zhuǎn)動底座的縱截面為半月形，所述轉(zhuǎn)動底座的一側(cè)為內(nèi)凹面，所述轉(zhuǎn)動底座的另一側(cè)為球面，所述內(nèi)凹面的邊緣設(shè)有齒圈，所述內(nèi)凹面包覆在所述轉(zhuǎn)動球外側(cè)，所述齒圈與所述釘狀突起嚙合，所述球面與所述球殼的內(nèi)側(cè)貼合，所述支桿穿過滑道，所述支桿的一端與所述球面固定連接，所述支桿的另一端設(shè)有夾具。
[0011]所述夾具包括上夾板、下夾板和三棱柱卡塊，所述下夾板與所述支桿固定連接，所述上夾板的兩個對邊通過拉簧與所述下夾板的兩個對邊連接。
[0012]所述懸掛裝置還包括懸掛桿和輪盤，所述懸掛桿一端與所述測試腔內(nèi)連通，所述懸掛桿的另一端穿過球殼伸入球殼內(nèi)，所述懸掛桿的另一端與所述輪盤連接，所述輪盤設(shè)置在所述球殼內(nèi)，所述輪盤遠(yuǎn)離所述懸掛桿的一端設(shè)有齒，所述齒與所述轉(zhuǎn)動球的釘狀突起嚙合。
[0013]所述三棱柱的側(cè)棱與所述上夾板和/或所述下夾板設(shè)有拉簧的邊緣垂直，所述上夾板和/或所述下夾板設(shè)有用于容納所述三棱柱卡塊的凹槽，所述三棱柱卡塊的一個側(cè)棱嵌設(shè)在所述三角形凹槽內(nèi)，所述三棱柱卡塊的一個側(cè)面與所述上夾板和/或所述下夾板的內(nèi)側(cè)平行。
[0014]以上所述的高分子材料熱老化測試設(shè)備，優(yōu)選地，所述夾具還包括螺栓和壓緊螺母，所述下夾板的邊緣設(shè)有多個螺栓，所述螺栓與所述下夾板垂直，所述上夾板與所述螺栓對應(yīng)的位置設(shè)有套環(huán)，所述螺栓穿過所述套環(huán)，所述套環(huán)和所述下夾板之間設(shè)有壓簧，所述壓簧套設(shè)在所述螺栓上，所述螺栓穿過所述套環(huán)的一端套設(shè)有壓緊螺母。通過螺栓和壓緊螺母對夾具進(jìn)行夾持，能夠使得夾具對待測材料的夾持更加牢固，使得待測材料在運(yùn)動的時候不會從夾具中滑落。
[0015]以上所述的高分子材料熱老化測試設(shè)備，優(yōu)選地，所述上夾板和/或所述下夾板為柵格板。上夾板和/或下夾板設(shè)置成柵格板，使得待測材料能夠更加均勻的受熱，使得待測材料整體的熱老化更加平均，提高了實驗精度，便于解耦出溫度變化單一條件對待測材料的老化影響。
[0016]以上所述的高分子材料熱老化測試設(shè)備，優(yōu)選地，所述電熱管包括銅管、電熱絲和第三保溫層，所述銅管外側(cè)包覆有第三保溫層，所述第三保溫層與所述銅管之間繞設(shè)有電熱絲。對電熱管也采用保溫層包覆，使得電熱管在對進(jìn)氣進(jìn)行加熱的時候，能夠提高換熱效率，減少熱散失，消耗同樣的功率下，對空氣加熱更加容易，空氣溫度升高更快。
[0017]以上所述的高分子材料熱老化測試設(shè)備，優(yōu)選地，所述換氣孔的進(jìn)氣段內(nèi)設(shè)有自動閉合裝置，所述自動閉合裝置包括第一密封片和第二密封片，所述第一密封片的熱應(yīng)變大于所述第二密封片的熱應(yīng)變，所述第一密封片的一端與所述換氣孔的內(nèi)壁連接，所述第一密封片的另一端為自由端，所述第二密封片的一端與所述換氣孔的內(nèi)壁連接，所述第二密封片的另一端為自由端，所述第一密封片的自由端為弧形，所述第二密封片的自由端為弧形，所述第一密封片和所述第二密封片相鄰設(shè)置，所述第一密封片的自由端與所述第二密封片的自由端平行設(shè)置，所述第二密封片的自由端包覆在第一密封片的自由端，所述第一密封片和所述第二密封片之間構(gòu)成一個氣體通道即第一氣體通道，所述換氣孔內(nèi)的氣體僅能通過第一氣體通道流通。由于換氣孔內(nèi)，氣體必須通過第一密封片和第二密封片構(gòu)成的第一氣體通道流通，第一密封片和第二密封片的熱應(yīng)變不同，當(dāng)測試腔內(nèi)的溫度不斷升高，第一密封片的應(yīng)變不斷增加，大于第二密封片的應(yīng)變，第一密封片的自由端的弧度不斷變大并且擴(kuò)大，第二密封片的自由端的擴(kuò)大速度小于第一密封片的擴(kuò)大速度，使得第一密封片逐漸與第二密封片接觸，貼合，最后第一密封片完全與第二密封片緊密貼合，將第一氣體通道密封，使得換氣孔內(nèi)不能夠通透氣體，這樣，利用自動閉合裝置，實現(xiàn)當(dāng)測試腔內(nèi)的溫度達(dá)到高溫的時候，自動將換氣孔進(jìn)行密閉，避免測試腔通過換氣孔與外界進(jìn)行熱量交換，使得測試腔的保溫效果更好，同時溫度越高自密封效果越好，使用簡單方便。
[0018]以上所述的高分子材料熱老化測試設(shè)備，優(yōu)選地，所述第一密封片對著所述第二密封片的一側(cè)設(shè)有密封條，所述第二密封片對著所述第一密封片的一側(cè)設(shè)有密封條。通過密封條的設(shè)置，使得第一密封片在于第二密封片進(jìn)行接觸的時候，密封片直接的接觸更加緊密，氣密封效果更好，避免發(fā)生氣體泄露，減少測試腔內(nèi)的氣體交換，使得測試腔保溫效果更好，節(jié)約能源。
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