CN112687360B - 塑料材料耐候测试方法、信息数据处理终端、介质及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑胶材料测试技术领域，公开了一种塑料材料耐候测试方法、信息数据处理终端、介质及应用，塑料材料耐候测试方法包括：构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；基于构建的厚度与老化模型以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系进行材料的老化速度与性能。本发明提供了一种可科学计算材料的老化速度，通过拟合曲线确定样品减薄厚度与老化时间，可极大减少老化时间，更加科学评价材料的老化性能，极大减少老化测试周期，并且更加科学评价部件的老化性能。本发明极大减少耐候测试周期；同时设计厚度与耐候性能测算模型，更加科学评价制件的老化特性。
Description
技术领域
本发明属于塑胶材料测试技术领域，尤其涉及一种塑料材料耐候测试方法、信息数据处理终端、介质及应用。
背景技术
目前，塑胶材料被广泛应用于各行各业，其中应用于户外部件的塑料材料，需要满足各类环境耐候性要求；针对各种材料及不同使用情况制订了各种耐候性的测试方法，如各种老化试验，模拟天然的气候的条件，进行试验。
目前，老化试验虽然属于加速试验，但周期性也需要1-6个月，如空调外机格栅(耐候PP)测试周期需2500小时，周期长导致设备资源严重紧缺，且测试周期内存在各种不稳定因素，导致试验数据不准确或直接失败。
另一方面，耐候试验未根据部件实际厚度制定相应地、科学地老化试验，存在性能富余或者局部耐候不足等现象。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有老化测试方法周期长，实验资源浪费严重；且无法评估材料的老化速度。
解决以上问题及缺陷的难度为：要减少老化测试时间，必须减薄样品厚度，但无法确认老化速度，因此无法确认样品厚度减薄到多少合适，且减薄后的老化测试时间如何定。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种塑料材料耐候测试方法、信息数据处理终端、介质及应用。
本发明是这样实现的，一种塑料材料耐候测试方法，所述塑料材料耐候测试方法包括：
利用GPC设备对材料厚度方向各点进行分子量测算，通过分子量的变化率测试老化性能即保持率，并评价材料耐候特性。
进一步，所述塑料材料耐候测试方法包括以下步骤：
步骤一，构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；
步骤二，基于构建的厚度与老化模型、以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系，进行材料的老化速度与性能测试。
进一步，步骤一中，所述构建厚度与老化模型包括：
(1)将待测材料制作10cm*10cm*10mm标准样板100块；任意选取5块样板表面进行GPC测试，得到5块板均值即数均分子量Mn；
(2)将其余样板全部放入氙灯老化箱中，进行老化试验；按时间梯度t取出5块样板，对其表面进行GPC测试，获得数均分子量；
(3)按梯度对样板进行平面削薄，每次削薄0.2mm，再次对其表面进行GPC测试；一直削薄到其表面数均分子量等于Mn为止，记录此时削薄厚度即老化深度h；
(4)重复步骤(2)至步骤(3)，获得不同老化时间段的各参数；确定老化速度；
(5)以老化时间梯度t与深度h为横纵坐标，拟合曲线y0；
进一步，所述时间梯度为48h。
进一步，步骤一中，所述确定材料老化后分子量与材料物性的关系包括：
1)根据曲线y0将待测材料制作成对应老化时间厚度h的测试样条，放入老化箱；
2)每隔48小时取出对应厚度的测试样条，对其正反两面进行GPC测试，获得两面数均分子量平均值计算出分子量变化率N；同步测试其样条性能保持率；
3)以N为横坐标、P为纵坐标绘制曲线图Y0。
进一步，所述分子量变化率N计算公式如下：
进一步，所述样条性能保持率P计算公式如下：
P＝(未老化性能-老化后性能)/未老化性能。
本发明的另一目的在于提供一种用于塑料材料耐候测试的信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行塑料材料耐候测试方法；
所述处理器包括：
材料老化后分子量与材料物性的关系获取模块，用于构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；
材料耐候特性评价模块，用于基于构建的厚度与老化模型、以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系，进行材料的老化速度与性能测试。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述塑料材料耐候测试方法。
本发明的另一目的在于提供一种所述塑料材料耐候测试方法在空调外机格栅耐候性测试上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供了一种可科学计算材料的老化速度，通过拟合曲线确定样品减薄厚度与老化时间，可极大减少老化时间，更加科学评价材料的老化性能，极大减少老化测试周期，并且更加科学评价部件的老化性能。本发明极大减少耐候测试周期；同时设计厚度与耐候性能测算模型，更加科学评价制件的老化特性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的塑料材料耐候测试方法流程图。
图2是本发明实施例提供的待测试分层图(销薄)。
图3是本发明实施例提供的厚度与老化模型示意图。
图4是本发明实施例提供的物性与老化模型示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种塑料材料耐候测试方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明实施例提供的塑料材料耐候测试方法包括：
利用GPC设备对材料厚度方向各点进行分子量测算，通过分子量的变化率测试老化性能即保持率，并评价材料耐候特性。
如图1所示，本发明实施例提供的塑料材料耐候测试方法包括以下步骤：
S101，构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；
S102，基于构建的厚度与老化模型、以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系，进行材料的老化速度与性能测试。
步骤S101中，本发明实施例提供的构建厚度与老化模型包括：
(1)将待测材料制作10cm*10cm*10mm标准样板100块；任意选取5块样板表面进行GPC测试，得到5块板均值即数均分子量Mn；
(2)将其余样板全部放入氙灯老化箱中，进行老化试验；按时间梯度t取出5块样板，对其表面进行GPC测试，获得数均分子量；
(3)按梯度对样板进行平面削薄，每次削薄0.2mm，再次对其表面进行GPC测试；一直削薄到其表面数均分子量等于Mn为止，记录此时削薄厚度即老化深度h；
(4)重复步骤(2)至步骤(3)，获得不同老化时间段的各参数；确定老化速度；
(5)以老化时间梯度t与深度h为横纵坐标，拟合曲线y0；
本发明实施例提供的时间梯度为48h。
步骤S101中，本发明实施例提供的确定材料老化后分子量与材料物性的关系包括：
1)根据曲线y0将待测材料制作成对应老化时间厚度h的测试样条，放入老化箱；
2)每隔48小时取出对应厚度的测试样条，对其正反两面进行GPC测试，获得两面数均分子量平均值计算出分子量变化率N；同步测试其样条性能保持率；
3)以N为横坐标、P为纵坐标绘制曲线图Y0。
本发明实施例提供的分子量变化率N计算公式如下：
本发明实施例提供的样条性能保持率P计算公式如下：
P＝(未老化性能-老化后性能)/未老化性能。
下面结合具体实施例对本发明的技术效果作进一步描述。
实施例：
1、耐候测试方法
目前耐候测试都是直接放在加速老化箱内，待测试结束后，测试其各项力学性能的保持率、阻燃性能等，周期太长。老化是由表面缓慢深入到制件内部，渗进速率和深度无法管控，老化时间无法精准掌握。
表征方法：老化的本质是大分子链断裂，分子量大幅降低，材料粉化；利用GPC设备对材料厚度方向各点进行分子量测算，通过分子量的变化率来测试老化性能(保持率)，以此评价材料耐候特性。
1.1厚度与老化模型设计：
①将待测材料制作10cm*10cm*10mm标准样板100块；
②任意选取5块样板表面进行GPC测试，获得数均分子量Mn(5块板均值，下同)；——确认未老化前材料的分子量
③将其余样板全部放入氙灯老化箱中，进行老化试验；按时间梯度t(每隔48h)取出5块样板，对其表面进行GPC测试，获得数均分子量；同时按梯度对样板进行平面削薄，每次削薄0.2mm，再次对其表面进行GPC测试；一直削薄到其表面数均分子量等于Mn(相差5％以内)为止，记录此时削薄厚度(老化深度)h；以此类推，获得不同老化时间段的各参数；——确定老化速度。老化是从样品表面向内部渗透，本段落是通过探索不同老化时间，老化侵入样品的厚度；侵入厚度是采用分子量来评估的，将样品厚度方向进行分层切割(每层0.2mm)，测每层分子量；只要老化了分子量就会变化，哪层分子量未变化暨此层为当前老化时间段的老化侵入厚度。
④以老化时间梯度t与深度h为横纵坐标，拟合曲线y0；
1.2物性与老化模型设计——确认老化后分子量与材料物性的关系
①根据曲线y0将待测材料制作成对应老化时间厚度h的测试样条(每组5根)，放入老化箱；
②每个48小时取出对应厚度的测试样条，对其正反两面进行GPC测试，获得两面数均分子量平均值Mn(—)，计算出分子量变化率N(N＝(Mn-Mn(—))/Mn)；同步测试其样条性能保持率P(P＝(未老化性能-老化后性能)/未老化性能)；
③以N为横坐标、P为纵坐标绘制曲线图Y0；·
2、实施方法——通过上述两个曲线图，可短时间测试老化速度和对应的性能
①按上述方法按类别输出常规耐候基材的y1和Y1曲线图，如PP-滑石粉、PP-碳酸钙、PP-滑石粉-碳酸钙类别等；
②将待测材料注塑成10cm*10cm*3mm样板(样板分为两面：老化面a和背面b)，测得a面原始Mn；放入老化箱中，老化168小时后，对a面进行测试，获得Mn1；计算老化速率V1＝(Mn-Mn1)/168；
③按上述耐候测试方法对a面进行削薄，获得老化深度h，计算老化深度速率V2＝h/168；
④按待测材料实际厚度h1和实际需求的老化时间t1，计算分子量变化率N1，根据曲线图Y1得出性能保持率P1。
下面结合测试实验对本发明的技术效果作进一步描述。
本发明将待测物厚度方向进行分层(销薄)，见图2(每层0.2mm)，不同老化时间段，测试其老化深度，如图3所示；当某一层分子量达到原始值时，其上一层为此老化试验的老化深度，如老化192h数据，其在Mn-0.8时为原始分子量，因此192h的老化深度为0.6mm，此时可以得到待测物的深度方向老化速率；根据不同老化时间和深度输出y0曲线，见图3。
根据y0图选取对应老化时间及对应厚度。如图3中，选取192h老化时间，对应样品厚度需为0.6mm进行测试，对其进行老化试验，如图4所示，输出Y0。
对待测材料进行y1和Y0测试，以此类推。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种塑料材料耐候测试方法，其特征在于，所述塑料材料耐候测试方法包括：
利用GPC设备对材料厚度方向各点进行分子量测算，对分子量测算获得的分子量变化率测试保持率，基于获得的保持率数据，对材料耐候特性进行评价；
所述塑料材料耐候测试方法包括以下步骤：
步骤一，构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；所述构建厚度与老化模型包括：
（1）将待测材料制作10cm*10cm*10mm标准样板100块；任意选取5块样板表面进行GPC测试，得到5块板均值即数均分子量Mn；
（2）将其余样板全部放入氙灯老化箱中，进行老化试验；按时间梯度t取出5块样板，对表面进行GPC测试，获得数均分子量；
（3）按梯度对样板进行平面削薄，每次削薄0.2mm，再次对其表面进行GPC测试；直至削薄到表面数均分子量等于Mn，记录削薄厚度，即老化深度h；
（4）重复步骤（2）至步骤（3），获得不同老化时间段的各参数；确定老化速度；
（5）以老化时间梯度t与深度h为横纵坐标，拟合曲线y0；
所述确定材料老化后分子量与材料物性的关系包括：
1）根据曲线y0将待测材料制作成对应老化时间厚度h的测试样条，放入老化箱；
2）每隔48小时取出对应厚度的测试样条，对其正反两面进行GPC测试，获得两面数均分子量平均值Mn(—)，计算出分子量变化率N；同步测试其样条性能保持率；
3）以N为横坐标、P为纵坐标绘制曲线图Y0；其中，P为样条性能保持率；
步骤二，基于构建的厚度与老化模型、以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系，进行材料的老化速度与性能测试。
2.如权利要求1所述塑料材料耐候测试方法，其特征在于，所述时间梯度为48h。
3.如权利要求1所述塑料材料耐候测试方法，其特征在于，所述分子量变化率N计算公式如下：
N=（Mn-Mn(—)）/Mn）。
4.如权利要求1所述塑料材料耐候测试方法，其特征在于，所述样条性能保持率P计算公式如下：
P=（未老化性能-老化后性能）/未老化性能。
5.一种用于塑料材料耐候测试的信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1~4任意一项塑料材料耐候测试方法；
所述处理器包括：
材料老化后分子量与材料物性的关系获取模块，用于构建厚度与老化模型，确定材料老化后分子量与材料物性的关系；
材料耐候特性评价模块，用于基于构建的厚度与老化模型、以及确定材料老化后分子量与材料物性的关系，进行材料的老化速度与性能测试。
6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1~4任意一项塑料材料耐候测试方法。
7.一种如权利要求1~4任意一项塑料材料耐候测试方法在空调外机格栅耐候性测试上的应用。
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