塑料氧化誘導時間和溫度檢測
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發(fā)布時間:2025-07-25 16:58:47 更新時間:2025-07-24 16:58:48
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作者:中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心
塑料氧化誘導時間和溫度檢測概述
塑料材料在加工、儲存和使用過程中長期暴露于熱、氧、光照等環(huán)境因素下,不可避免地會發(fā)生氧化降解,導致其物理機械性能、電學性能及外觀顯著劣化,最終喪失使用價值。因此,評估塑料的" />
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發(fā)布時間:2025-07-25 16:58:47 更新時間:2025-07-24 16:58:48
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作者:中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心
塑料材料在加工、儲存和使用過程中長期暴露于熱、氧、光照等環(huán)境因素下,不可避免地會發(fā)生氧化降解,導致其物理機械性能、電學性能及外觀顯著劣化,最終喪失使用價值。因此,評估塑料的熱氧化穩(wěn)定性對于預測其使用壽命、優(yōu)化配方設(shè)計、保障產(chǎn)品可靠性至關(guān)重要。氧化誘導時間(Oxidation Induction Time, OIT)和氧化誘導溫度(Oxidation Induction Temperature, OIT)是表征塑料材料在特定條件下抵抗氧化分解能力的關(guān)鍵指標。OIT是指在恒定高溫和氧氣氛圍下,材料從開始受熱到發(fā)生劇烈氧化反應(放熱)所經(jīng)歷的時間;而OIT則是指在恒定升溫速率和氧氣氛圍下,材料開始發(fā)生劇烈氧化時的特征溫度。這兩項檢測項目廣泛應用于聚烯烴(如PE, PP)、電線電纜料、管材、改性塑料等領(lǐng)域,是評價抗氧劑體系效能和材料長期熱穩(wěn)定性的重要手段。
塑料氧化誘導時間和溫度檢測的核心項目包括:
1. 氧化誘導時間 (OIT): 測試在特定恒定高溫(如200°C)和純氧或空氣氛圍下,樣品從開始測試到發(fā)生氧化放熱峰起始點所需的時間(通常以分鐘計)。OIT值越長,表明材料在該溫度下的熱氧化穩(wěn)定性越好,抗氧劑效能越高。
2. 氧化誘導溫度 (OIT): 測試在恒定升溫速率(如10°C/min或20°C/min)和純氧或空氣氛圍下,樣品發(fā)生氧化放熱峰起始點對應的溫度(以攝氏度計)。OIT值越高,表明材料在升溫過程中抵抗氧化的能力越強。
部分測試標準還可能要求記錄氧化放熱峰的峰值溫度、峰面積(反應焓)等信息,以更全面地描述氧化過程。
塑料氧化誘導時間和溫度檢測的核心儀器是差示掃描量熱儀 (Differential Scanning Calorimeter, DSC)。具體儀器要求如下:
1. 差示掃描量熱儀 (DSC): 能夠精確控制溫度程序(恒定溫度或線性升溫)和氣氛切換(惰性氣體如氮氣→反應性氣體如氧氣或空氣),并高靈敏度地檢測樣品在氧化過程中的熱流變化。儀器需配備高質(zhì)量、密封性好的樣品池(坩堝)。
2. 氣體控制系統(tǒng): 需具備精確控制氣體流速和實現(xiàn)快速、徹底的氣體切換功能(通常從惰性的氮氣或氬氣切換到純氧或空氣)。
3. 冷卻系統(tǒng): 確保測試序列之間能快速降溫至起始溫度,提高測試效率。
4. 校準: 儀器必須定期使用標準物質(zhì)(如銦、鋅)進行溫度和熱焓的校準,確保數(shù)據(jù)準確性。
塑料氧化誘導時間和溫度的標準測試方法主要遵循以下步驟(以常見的恒溫OIT測試為例):
1. 樣品制備: 取具有代表性的塑料樣品(顆粒、薄膜或粉末),精確稱量(通常5-20mg),放入開口式或針孔式標準DSC鋁坩堝中。樣品應均勻平整。
2. 儀器準備與校準: 開啟DSC,根據(jù)標準要求設(shè)定氣流(如氮氣50ml/min),進行基線校準和溫度校準。
3. 初始平衡與氣氛切換: * 將裝有樣品的坩堝放入DSC樣品池。 * 在惰性氣氛(氮氣)下,以高速率(如50-100°C/min)升溫至預設(shè)的測試溫度(如200°C)。 * 在測試溫度下保持恒溫數(shù)分鐘(如5min),使樣品溫度達到平衡并消除熱歷史。 * 關(guān)鍵步驟: 將保護氣體快速、徹底地切換為反應性氣體(純氧或空氣,流速通常也為50ml/min)。切換時刻記為時間零點(t=0)。
4. 數(shù)據(jù)采集: * 在恒溫(OIT測試)或線性升溫(OIT測試)的氧氣/空氣氛圍下,持續(xù)監(jiān)測樣品的熱流信號。 * 當樣品發(fā)生氧化反應時,會產(chǎn)生明顯的放熱峰。
5. 結(jié)果判定: * OIT: 從氣體切換完成的時間零點(t=0)到氧化放熱峰起始切線外推點(Onset Point)所經(jīng)歷的時間,即為氧化誘導時間(分鐘)。 * OIT: 在升溫測試中,氧化放熱峰起始切線外推點對應的溫度即為氧化誘導溫度(攝氏度)。
主要方法標準: * OIT測試:通常采用恒定高溫法。 * OIT測試:通常采用動態(tài)升溫法。
塑料氧化誘導時間和溫度的檢測有國際和國內(nèi)通行的標準規(guī)范,確保測試結(jié)果的可比性和可靠性:
1. 國際標準: * ISO 11357-6:2018 Plastics - Differential scanning calorimetry (DSC) - Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature (dynamic OIT). 這是目前最全面、應用最廣的標準,詳細規(guī)定了恒溫OIT和動態(tài)OIT的測試方法、儀器要求、樣品制備、結(jié)果計算和報告要求。
2. 美國標準: * ASTM D3895-19 Standard Test Method for Oxidative-Induction Time of Polyolefins by Differential Scanning Calorimetry. 主要針對聚烯烴材料的恒溫OIT測試。 * ASTM E1858-08(2015) Standard Test Method for Determining Oxidation Induction Time of Hydrocarbons by Differential Scanning Calorimetry. 適用范圍更廣,包括潤滑油、燃料油等烴類材料,但也常用于塑料。
3. 中國國家標準: * GB/T 19466.6-2009 塑料 差示掃描量熱法(DSC) 第6部分:氧化誘導時間(等溫OIT)和氧化誘導溫度(動態(tài)OIT)的測定. 該標準等同采用ISO 11357-6:2008。
重要說明: 選擇標準時,需根據(jù)具體的材料類型(如聚烯烴、工程塑料)、應用領(lǐng)域要求和客戶協(xié)議來確定。不同標準在具體操作細節(jié)(如升溫速率、測試溫度、氣體流速、坩堝類型等)上可能有差異。測試時必須嚴格按照所選標準執(zhí)行。
樣品代表性: 樣品必須能代表被測材料的整體性能。對于顆粒料,需隨機取樣;對于制品,需在關(guān)鍵部位(如經(jīng)受熱或應力的區(qū)域)取樣,可能需要裁切或研磨。
樣品量: 樣品量通常在5-20mg之間,需精確稱量。樣品量過少,信號弱不易分辨;過多則可能因傳熱不均、氧化不完全影響結(jié)果。
樣品狀態(tài): 樣品應清潔、干燥,避免污染。薄膜或薄片樣品應盡量攤平,避免折疊或卷曲。
避免機械/熱歷史影響: 制樣過程應避免引入新的機械應力或過熱。在測試前的恒溫段有助于消除材料的熱歷史。
氣氛控制: 氣體切換必須快速、徹底,確保樣品池內(nèi)是純凈的氧氣/空氣環(huán)境,無殘留惰性氣體。氣體流量需精確控制并保持一致。
儀器基線: 測試前需確保儀器基線平穩(wěn),必要時進行基線扣除。
證書編號:241520345370
證書編號:CNAS L22006
證書編號:ISO9001-2024001
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