CN108037119A - 一种基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法 - Google Patents

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朱蕾
何建新
佘祖新
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Abstract

本发明公开了一种基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，包括下列步骤：将聚苯乙烯试样在目标区域大气环境中进行一年的暴露试验，暴露期间按规定的试验周期取样、检测，分析获得聚苯乙烯黄色指数随时间变化的线性关系式；根据聚苯乙烯黄色指数线性关系中的斜率值划分大气环境严酷度等级，获得评估结果。本方法可用于针对典型高分子材料应用的大气环境严酷度等级评估，首次建立了基于高分子材料的大气环境严酷度评估方法，解决了现有金属材料的大气环境严酷度评估方法无法面向高分子材料应用的问题，为针对高分子材料应用的大气环境严酷度的量化表征提供了依据和方法。

Description

一种基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法
技术领域
本发明涉及一种大气环境严酷度评估方法。
背景技术
不同地区的大气环境严酷度由于气候类型和环境因素量值水平不同而存在差异，因此对材料/产品的腐蚀破坏作用也不同。大气环境严酷度评估可实现大气环境严酷度的量化表征，可为目标区域内根据环境严酷度有针对性地开展材料选择、防腐蚀设计等提供依据，有效保障产品使用寿命和可靠性。
现有的大气腐蚀性评估方法全是针对金属材料应用的，有标准金属法和环境因素法。标准金属法根据碳钢、纯铝、纯锌、纯铜金属试片在目标区域暴露试验后的腐蚀率来确定大气腐蚀性。环境因素法是根据影响金属腐蚀的主要气象因素和腐蚀介质来确定大气腐蚀性。但是，针对高分子材料应用的大气环境严酷度评估方法或标准尚未形成，并且由于高分子材料在老化机理、结构特征、环境影响因素方面与金属材料存在显著差异，已有的针对金属材料应用的大气腐蚀性评估方法无法面向高分子材料应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，解决现有大气腐蚀性评估方法无法面向高分子材料应用的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于典型高分子材料老化的大气严酷度评估方法，包括下述步骤：
(1)先按照标准和加工要求制备多组聚苯乙烯试样，作为评估大气环境严酷度的标准高分子材料试样；
(2)然后将标准高分子材料试样在目标区域大气环境中进行一年的暴露试验，暴露期间按一定的试验周期取样、检测，分析获得聚苯乙烯黄色指数随时间变化的线性关系式；
(3)再根据聚苯乙烯黄色指数线性关系中的斜率值划分大气环境严酷度等级，获得评估结果。
所述聚苯乙烯材料为均聚聚苯乙烯(GPPS)，注塑温度200℃。
所述聚苯乙烯平板试样尺寸60mm×60mm×2mm。
所述评估用聚苯乙烯试样在目标区域大气中暴露方式为户外暴露，方向朝南45°角暴露，检测周期为1个月、2个月、4个月、6个月、9个月、12个月，暴露总时间为一年。
所述聚苯乙烯黄色指数为根据测定的试样表面的三刺激值X、Y、Z计算获得的数值。
所述大气环境严酷度等级分为很低、低、中等、高、很高、非常高六个等级。
本发明具有以下有益效果：
本方法可用于针对典型高分子材料应用的大气环境严酷度等级评估，首次建立了基于高分子材料的大气环境严酷度评估方法，解决了现有金属材料的大气环境严酷度评估方法无法面向高分子材料应用的问题，为针对高分子材料应用的大气环境严酷度的量化表征提供了依据和方法。
本发明首次建立了针对典型高分子材料应用的大气环境严酷度评估方法，利用聚苯乙烯的黄色指数与暴露时间呈线性关系，并且线性关系式中的斜率值与环境严酷程度有良好的对应关系，通过暴露试验获得聚苯乙烯在目标区域的黄色指数与暴露时间的关系式，根据线性关系式中的斜率值评估大气环境严酷度等级，避免了根据不同暴露时间(如6个月或12个月)的黄色指数获得的大气环境严酷度评估结果可能不同的问题。
具体实施方式
本实施方式采用的聚苯乙烯试样为均聚聚苯乙烯材料，注塑温度为200℃，制成60mm×60mm×2mm的方形试样。
采用惰性材料夹具将聚苯乙烯试样固定于试样架上或适合的支架上。试样之间应避免互相接触和遮盖，并确保固定方式不会对试样施加显著的应力。
本实施方式采用的暴露方式为目标区域的户外暴露，试样暴露面朝向赤道，与水平面呈45度角暴露，试样检测周期为1个月、2个月、4个月、6个月、9个月、12个月后，暴露总时间为一年。为保证准确性，一般每组试样采用3个评估用试样作平行试验。若每个试验周期可在目标区域对试样进行现场测试，则投试一组试样进行多次检测即可；若每个试验周期无法在目标区域对试样进行现场测试，则需投试的试样组数应与检测周期数量相同。
在试样分别暴露1个月、2个月、4个月、6个月、9个月、12个月后，对试样表面色差进行测定，获得三刺激值X、Y、Z。根据公式(1)计算不同试验周期试样的黄色指数：
式中：y为试样表面的黄色指数；
X、Y、Z分别为测定的试样表面的三刺激值。
根据计算获得的各个试验周期的黄色指数数据，对试样的黄色指数与暴露时间进行线性关系拟合，得到线性关系式中的常数
y＝a+bt (2)
式中：y为聚苯乙烯表面的黄色指数；
t为聚苯乙烯户外暴露的时间；
a，b为常数。
本实施方式根据聚苯乙烯黄色指数线性关系式中的斜率值b，按照表1对目标区域的大气环境严酷度等级进行评估。大气环境严酷度等级由低到高划分为很低、低、中等、高、很高、非常高六个级别。
表1 大气环境严酷度等级划分
本发明利用聚苯乙烯黄色指数与暴露时间呈线性关系，并且线性关系中的斜率值与所暴露环境地区的大气环境严酷度有良好对应关系，获得了大气环境严酷度等级与斜率值范围的对应关系，建立了针对典型高分子材料应用的大气环境严酷度评估方法。在新疆吐鲁番、海南万宁(沿海)、云南西双版纳、黑龙江漠河、西藏拉萨等不同地区的评估应用表明，本发明获得的大气环境严酷度等级排序与高分子材料老化程度排序一致。本发明的应用可填补针对高分子材料应用的大气环境严酷度评估方法的空白，丰富了大气环境严酷度评估方法的材料应用范围。
以上所述的具体实施方式只是对优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，其特征在于：所述方法包括下列步骤：
将聚苯乙烯试样在目标区域大气环境中进行一年的暴露试验，暴露期间按规定的试验周期取样、检测，分析获得聚苯乙烯黄色指数随时间变化的线性关系式；
根据聚苯乙烯黄色指数线性关系中的斜率值划分大气环境严酷度等级，获得评估结果。
2.如权利要求1所述的基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，其特征在于：所述聚苯乙烯材料为均聚聚苯乙烯，注塑温度200℃。
3.如权利要求1所述的基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，其特征在于：聚苯乙烯平板试样尺寸60mm×60mm×2mm。
4.如权利要求1所述的基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，其特征在于：聚苯乙烯试样在目标区域大气中暴露方式为户外暴露，方向朝南45º角暴露，检测周期为1个月、2个月、4个月、6个月、9个月、12个月，暴露总时间为一年。
5.如权利要求1所述的基于典型高分子材料老化的大气环境严酷度评估方法，其特征在于：聚苯乙烯黄色指数为根据测定的试样表面的三刺激值X、Y、Z计算获得的数值。
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