测定硫化橡胶在紫外线照射下的物理性能变化，包括硬度、拉伸强度、断裂伸长率等指标的变化情况，评估其力学性能在紫外线环境中的耐久性和稳定性。
观察硫化橡胶在紫外线老化过程中的外观变化，如颜色褪色、表面出现裂纹、粉化等现象，分析外观变化与老化时间和紫外线强度的关系，为产品的外观质量控制提供依据。
探究硫化橡胶在紫外线作用下的化学结构变化，通过红外光谱分析等手段，了解橡胶分子链的断裂、交联等化学反应过程，揭示老化机理，为材料的改进和优化提供理论支持。
建立硫化橡胶性能变化与紫外线照射时间、强度之间的定量关系模型，预测其在不同紫外线环境下的使用寿命，为产品的设计和应用提供参考数据。
紫外线老化试验箱
紫外线光源：采用 UVA - 340nm 灯管，其发射的紫外线波长范围与自然阳光中对橡胶老化影响较大的部分相近，能较好地模拟实际环境中的紫外线辐射。灯管数量和功率根据试验箱尺寸和样品测试需求合理配置，以确保箱内紫外线强度均匀分布。
紫外线强度调节：具备可调节紫外线强度的功能，强度范围为 0 - 100mW/cm²，可通过调节灯管功率或使用光衰减器等方式实现。强度控制精度应在 ±5% 以内，以满足不同实验条件下对紫外线强度的精确要求。
温度控制系统：能够控制试验箱内温度在室温至 70℃之间，温度波动范围不超过 ±2℃。温度控制可采用加热元件和制冷系统相结合的方式，确保在紫外线照射过程中温度的稳定性，因为温度对橡胶的老化过程也有一定的影响，需要在实验中进行综合考虑。
样品架和转盘：设有专门的样品架，用于放置硫化橡胶样品，样品架应保证样品能够均匀接受紫外线照射。转盘可使样品架以一定的速度旋转，通常转速为 1 - 5rpm，以进一步提高样品受照的均匀性。
时间设定和控制：能够精确设定紫外线照射时间，时间范围从几分钟到数千小时可调节，小时间设定单位为分钟。试验箱应具备准确的计时功能，时间误差不超过 ±1%，以确保实验时间的准确性和可重复性。
硬度计
电子万能试验机
测量范围：具备足够的测量范围，能够满足硫化橡胶拉伸强度和断裂伸长率的测试要求。拉伸强度测量范围应覆盖 0 - 50MPa，断裂伸长率测量范围应达到 0 - 1000%。
测量精度：拉伸强度测量精度为 ±0.5% FS（满量程），断裂伸长率测量精度为 ±1%。试验机应配备高精度的力传感器和位移传感器，以准确测量试样在拉伸过程中的力和位移变化。
夹具：采用合适的夹具，如气动夹具或楔形夹具，能够牢固地夹持硫化橡胶样品，防止在拉伸过程中样品滑动或断裂在夹具处。夹具的夹持面应平整且有足够的摩擦力，以确保测试结果的准确性。
色差仪
测量精度：能够准确测量硫化橡胶颜色的微小变化，色差测量精度应达到 ΔEab ≤ 0.5（根据国际照明委员会 CIE 标准），其中 ΔEab 表示总色差，用于量化颜色的差异程度。
测量模式：具备反射模式测量功能，适用于测量不透明的硫化橡胶样品。仪器应能测量颜色的 Lab值（CIELAB 颜色空间），其中 L表示明度，a表示红绿色度，b表示黄蓝色度，以便全面分析橡胶颜色的变化。
测量口径：配备适当尺寸的测量口径，一般为 4 - 8mm，以确保测量光线能够均匀照射到橡胶样品表面，并准确接收反射光。在测量时，应选择样品表面平整、无明显缺陷的区域进行测量，每个样品至少测量 3 个不同位置，取平均值作为该样品的颜色值。
红外光谱仪
光谱范围：能够覆盖中红外区域（4000cm⁻¹ - 400cm⁻¹），该区域包含了橡胶分子中主要化学键的特征吸收峰，对于分析硫化橡胶在老化过程中的化学结构变化具有重要意义。
分辨率：光谱分辨率应在 4cm⁻¹ 以下，以确保能够清晰分辨橡胶分子中不同化学键的吸收峰，准确获取老化过程中的化学结构信息。高分辨率有助于识别微小的结构变化，提高分析的准确性。
信噪比：仪器的信噪比应大于 3000:1（在 1000cm⁻¹ 处测量），以保证在测量微弱信号时仍能获得高质量的光谱数据，减少噪声对光谱分析的影响。
样品制备和测试附件：配备适合硫化橡胶样品制备的附件，如衰减全反射（ATR）附件或压片模具。ATR 附件可用于直接测量橡胶样品的表面，无需对样品进行复杂的预处理，能够快速获取样品表面的化学结构信息。压片模具可用于将橡胶粉末与KBr）等基质混合压片，用于测量橡胶的整体化学结构。同时，还应配备样品台、光束聚焦装置等附件，以确保样品能够准确放置在测量位置，并获得测量效果。
选择具有代表性的硫化橡胶样品若干，样品应来自同一批次或生产工艺相同，以确保样品之间的性能一致性。考虑到不同配方和硫化工艺可能对橡胶的老化性能产生影响，应在实验中选择多种不同配方或工艺的硫化橡胶进行对比测试。样品的形状和尺寸应根据测试设备的要求进行制备，一般为矩形或哑铃形，尺寸符合相关标准（如 GB/T 528 - 2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》）规定，以便进行力学性能测试。
对硫化橡胶样品进行编号，以便在实验过程中对每个样品进行独立的数据记录和跟踪分析。编号应清晰、可采用标记笔或标签等方式在样品的不影响测试和观察的部位进行标记。同时，为每个样品建立详细的实验档案，记录其配方、硫化工艺、生产日期、批次号等基本信息。
在进行紫外线老化试验前，对硫化橡胶样品进行初始性能测试和外观检查。
物理性能测试：使用硬度计测量每个样品的初始硬度，按照硬度计的操作规程，在样品的不同位置进行测量，取平均值作为初始硬度值。使用电子万能试验机对样品进行拉伸性能测试，测量其初始拉伸强度和断裂伸长率。按照标准测试方法，设置试验机的拉伸速度和夹持方式，将样品安装在试验机上进行拉伸试验，记录拉伸过程中的力 - 位移曲线，计算出拉伸强度和断裂伸长率。每个样品至少进行 3 次拉伸测试，取平均值作为该样品的初始拉伸性能数据。
外观检查：使用肉眼或放大镜对硫化橡胶样品的外观进行仔细检查，观察样品的颜色是否均匀，表面是否有缺陷（如气泡、杂质、划痕等）。记录样品的初始颜色和外观状态，并拍摄照片作为初始外观的参考。使用色差仪测量样品的初始颜色值（Lab*），以便在老化试验后对比颜色变化。
选择 UVA - 340nm 作为紫外线老化试验的主要波长。UVA - 340nm 波长的紫外线能够较好地模拟自然环境中太阳光的紫外线部分，对硫化橡胶的老化作用较为显著，且与实际使用环境中的紫外线辐射具有较好的相关性。
设置三个不同的紫外线强度水平：低强度 30mW/cm²、中强度 50mW/cm² 和高强度 70mW/cm²。这三个强度水平涵盖了硫化橡胶在不同使用环境下可能接触到的紫外线强度范围。例如，在室内环境中，橡胶可能受到较低强度的紫外线照射；而在户外阳光下，特别是在炎热的夏季或高海拔地区，紫外线强度会相对较高。通过设置不同强度水平，可以研究紫外线强度对硫化橡胶老化的影响程度和规律，为产品的实际应用提供更全面的性能评估数据。
设定照射时间为 0 - 1000 小时，以小时为单位进行梯度划分，具体时间梯度可根据实验需求和实际情况确定。例如，可以每隔 100 小时或 200 小时对硫化橡胶样品进行一次性能测试和外观检查。这样的时间设置能够涵盖硫化橡胶在较长使用周期内可能受到的紫外线照射时间，从而观察到老化的长期趋势和变化过程。在实验初期，橡胶的性能变化可能较为缓慢，随着照射时间的延长，可能会出现加速老化的情况，通过较长时间的观察和测试，可以更准确地评估硫化橡胶的耐久性和寿命。
将紫外线老化试验箱内的温度设定为恒定的 45℃。在实际使用中，硫化橡胶往往会处于一定的温度环境中，温度升高会加速橡胶的老化过程，并且可能会与紫外线辐射产生协同作用，对橡胶的性能产生更大的影响。选择 45℃作为试验温度，既考虑了橡胶在正常使用过程中可能达到的温度范围，又能够在一定程度上加速老化过程，缩短实验周期，同时也不会因温度过高导致橡胶发生剧烈的化学变化或物理变形，从而更真实地模拟硫化橡胶在实际使用环境中的老化情况。
将编号后的硫化橡胶样品均匀地安装在紫外线老化试验箱的样品架上，确保每个样品都能充分暴露在紫外线照射下，并且相互之间不会遮挡光线。安装时应注意保持样品的表面清洁和平整，避免因安装不当而影响实验结果。
使用硬度计、色差仪和电子万能试验机对每个硫化橡胶样品进行初始性能测量，记录初始硬度值、颜色值（Lab*）、拉伸强度和断裂伸长率。测量过程应严格按照相应仪器的操作规程进行，确保测量数据的准确性和可靠性。
对硫化橡胶样品的外观进行再次检查，确认在安装过程中没有对样品造成任何损坏或外观变化。拍摄每个样品的初始外观照片，作为后续对比分析的依据。
启动紫外线老化试验箱，按照设定的紫外线波长（UVA - 340nm）、强度（分别为 30mW/cm²、50mW/cm²、70mW/cm²）和温度（45℃）条件进行实验。同时，设置好照射时间的计时器，开始计时。
在紫外线照射过程中，按照预定的时间梯度（如每隔 100 小时），对硫化橡胶样品进行定期测试。测试内容包括物理性能测试、外观检查和化学结构分析。
标签：塔式紫外线试验箱箱式紫外线试验箱紫外线试验箱
在线留言
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论