一种高分子材料热老化测试设备及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工检测领域，具体而言，涉及一种高分子材料热老化测试设备及测试方法。
【背景技术】
[0002]高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
[0003]高分子材料按来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能一较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。
[0004]但是高分子材料在加工、贮存和使用过程中，会出现由于各种因素的影响，性能和使用价值逐渐降低的现象，这种现象被称为老化。老化可分为化学老化和物理老化两种。化学老化是一种不可逆的化学反应，它是分子结构变化的结果，例如塑料的脆化，橡胶的龟裂，纤维的变黄等。化学老化可以分为降解和交联两种类型。降解是指高分子受紫外线、热、机械力等因素的作用而发生的分子链的断裂;交联是指高分子碳-氢键断裂，产生的高分子自由基相互结合，形成网状结构。降解和交联对高分子的性能有很大的影响。降解使高分子分子量下降，材料变软发粘，抗拉强度和模量降低;交联使尚分子材料变硬变脆，伸长率下降(见高分子降解和高分子交联)。物理老化不涉及分子结构的改变，它仅仅是由于物理作用发生的可逆性变化。例如有些高分子材料受潮后绝缘性能下降，但干燥后可以恢复。
[0005]在老化中，热老化又是高分子材料老化中最为常见的一种老化现象，研究热老化对高分子材料性能的研究具有重要意义，现有的高分子材料热老化通常是在热老化实验箱进行试验，但是现有的热老化试验箱在测试时，测试误差较大，测试效率偏低，影响对高分子材料热老化的研究。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供了一种高分子材料热老化测试设备及测试方法。
[0007]本发明提供的高分子材料热老化测试设备，包括箱体，所述箱体内设有测试腔和预热腔，所述测试腔大于所述预热腔，所述预热腔的顶部与环形输气管连通，所述环形输气管环绕在所述测试腔底部设置，所述环形输气管上开设有多个进气孔，多个所述进气孔与所述测试腔内连通，每个所述进气孔上设有气体流量计，所述测试腔外侧贴合设有第一保温层，所述环形输气管设置在所述测试腔与所述第一保温层之间。
[0008]所述预热腔内设有电热管，所述预热腔外侧贴合设有第二保温层，所述电热管盘设在所述预热腔内，所述电热管与所述预热腔的内壁贴合，所述电热管包括进气端和出气端，所述进气端穿过所述预热腔的顶部与外界连通，所述出气端设置在所述预热腔的底部与所述预热腔内连通。
[0009]所述箱体的顶部设有多个换气孔，每个所述换气孔包括进气段、波浪段和出气段，所述进气段的一端与所述测试腔内部连通，所述进气段的另一端与所述波浪段的一端连接，所述波浪段包括至少一个波浪形弯折，所述波浪段的另一端与所述出气段连通，所述出气段的另一端与外界连通，所述出气段与外界连通处设有用于密封所述换气孔的换气塞。
[0010]所述测试腔内还设有悬挂装置，所述悬挂装置包括球壳、转动球和滑块，所述球壳开设有贯通球壳的滑道，所述滑道相互交绘，所述转动球设置在所述球壳内，所述转动球的表面设有多个钉状突起，所述球壳的内壁设有与所述钉状突起对应的凹槽，所述滑块包括转动底座和支杆，所述转动底座的纵截面为半月形，所述转动底座的一侧为内凹面，所述转动底座的另一侧为球面，所述内凹面的边缘设有齿圈，所述内凹面包覆在所述转动球外侧，所述齿圈与所述钉状突起啮合，所述球面与所述球壳的内侧贴合，所述支杆穿过滑道，所述支杆的一端与所述球面固定连接，所述支杆的另一端设有夹具。
[0011]所述夹具包括上夹板、下夹板和三棱柱卡块，所述下夹板与所述支杆固定连接，所述上夹板的两个对边通过拉簧与所述下夹板的两个对边连接。
[0012]所述悬挂装置还包括悬挂杆和轮盘，所述悬挂杆一端与所述测试腔内连通，所述悬挂杆的另一端穿过球壳伸入球壳内，所述悬挂杆的另一端与所述轮盘连接，所述轮盘设置在所述球壳内，所述轮盘远离所述悬挂杆的一端设有齿，所述齿与所述转动球的钉状突起啮合。
[0013]所述三棱柱的侧棱与所述上夹板和/或所述下夹板设有拉簧的边缘垂直，所述上夹板和/或所述下夹板设有用于容纳所述三棱柱卡块的凹槽，所述三棱柱卡块的一个侧棱嵌设在所述三角形凹槽内，所述三棱柱卡块的一个侧面与所述上夹板和/或所述下夹板的内侧平行。
[0014]以上所述的高分子材料热老化测试设备，优选地，所述夹具还包括螺栓和压紧螺母，所述下夹板的边缘设有多个螺栓，所述螺栓与所述下夹板垂直，所述上夹板与所述螺栓对应的位置设有套环，所述螺栓穿过所述套环，所述套环和所述下夹板之间设有压簧，所述压簧套设在所述螺栓上，所述螺栓穿过所述套环的一端套设有压紧螺母。通过螺栓和压紧螺母对夹具进行夹持，能够使得夹具对待测材料的夹持更加牢固，使得待测材料在运动的时候不会从夹具中滑落。
[0015]以上所述的高分子材料热老化测试设备，优选地，所述上夹板和/或所述下夹板为栅格板。上夹板和/或下夹板设置成栅格板，使得待测材料能够更加均匀的受热，使得待测材料整体的热老化更加平均，提高了实验精度，便于解耦出温度变化单一条件对待测材料的老化影响。
[0016]以上所述的高分子材料热老化测试设备，优选地，所述电热管包括铜管、电热丝和第三保温层，所述铜管外侧包覆有第三保温层，所述第三保温层与所述铜管之间绕设有电热丝。对电热管也采用保温层包覆，使得电热管在对进气进行加热的时候，能够提高换热效率，减少热散失，消耗同样的功率下，对空气加热更加容易，空气温度升高更快。
[0017]以上所述的高分子材料热老化测试设备，优选地，所述换气孔的进气段内设有自动闭合装置，所述自动闭合装置包括第一密封片和第二密封片，所述第一密封片的热应变大于所述第二密封片的热应变，所述第一密封片的一端与所述换气孔的内壁连接，所述第一密封片的另一端为自由端，所述第二密封片的一端与所述换气孔的内壁连接，所述第二密封片的另一端为自由端，所述第一密封片的自由端为弧形，所述第二密封片的自由端为弧形，所述第一密封片和所述第二密封片相邻设置，所述第一密封片的自由端与所述第二密封片的自由端平行设置，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间构成一个气体通道即第一气体通道，所述换气孔内的气体仅能通过第一气体通道流通。由于换气孔内，气体必须通过第一密封片和第二密封片构成的第一气体通道流通，第一密封片和第二密封片的热应变不同，当测试腔内的温度不断升高，第一密封片的应变不断增加，大于第二密封片的应变，第一密封片的自由端的弧度不断变大并且扩大，第二密封片的自由端的扩大速度小于第一密封片的扩大速度，使得第一密封片逐渐与第二密封片接触，贴合，最后第一密封片完全与第二密封片紧密贴合，将第一气体通道密封，使得换气孔内不能够通透气体，这样，利用自动闭合装置，实现当测试腔内的温度达到高温的时候，自动将换气孔进行密闭，避免测试腔通过换气孔与外界进行热量交换，使得测试腔的保温效果更好，同时温度越高自密封效果越好，使用简单方便。
[0018]以上所述的高分子材料热老化测试设备，优选地，所述第一密封片对着所述第二密封片的一侧设有密封条，所述第二密封片对着所述第一密封片的一侧设有密封条。通过密封条的设置，使得第一密封片在于第二密封片进行接触的时候，密封片直接的接触更加紧密，气密封效果更好，避免发生气体泄露，减少测试腔内的气体交换，使得测试腔保温效果更好，节约能源。
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