【案例分析】热氧老化中，样品摆放位置对测试结果的影响探究

塑料在加工成型、储存、运输和使用过程中都不可避免地要在空气环境中受到热和氧的作用，致使发生热氧老化，导致其性能降低，以致完全丧失使用价值。热空气老化试验是用于评定材料耐热老化性能的一种简便的人工模拟加速环境试验方法，目的是在较短时间内评定材料对高温的适应性以及相互比较材料高温适应性。

国高材分析测试中心热氧老化实验室

测试原理：将试样置于给定条件（温度、风速、换气率等）的热老化试验箱中，使其经受热和气候的加速老化作用，通过检测暴露前后性能的变化，评定塑料的耐热老化性能。

热老化试验结果的影响因素很多，样品的固有属性为内部因素，例如样品的配方体系，加工方式等。从检测方向角度，更加关注外部因素对其的影响，例如测试的方式以及环境等。本文主要介绍热老化测试过程中，样品在箱体内部的摆放位置对其结果的影响。

国高材分析测试中心热老化工作组依据UL 746B.21中关于聚丙烯老化的介绍，制定了相应的老化操作指南。

2.1 方案确定

对于热老化测试中的样品摆放方式进行探究，需要考虑和确定样品摆放方案。利用有限的空间，尽可能的考察多种摆放方式。通过实际验证以及在国高材分析测试中心热老化工作组的指导下，确定的排放方案如下图：

如上图所示，热老化测试箱体内按照上、中、下3层进行测试，上层和下层为箱内极端位置。

3.1 老化外观情况

样品在456h即19天时，开始上、中、下层均开始出现粉化现象。

3.2 老化后性能情况

待样品全部粉化后，进行性能测定。力学测试要求：测定前，需在恒温恒湿环境（23 ± 2℃，50 ± 5%）下调节两天，并在取样后的五天内完成测试（即取样后的2-5天之间进行力学测试）。PP样品的拉伸测试条件：夹具间距115mm；拉伸速度：50mm/min（参照国标要求）；记录拉伸强度和断裂伸长率，记录如下：

图 老化时间与拉伸强度、断裂伸长率的关系

3.3 热老化影响因素分析

通过观察各个位置的热老化样品取出时间以及照片情况，我们发现，整体来看中层位置的样品老化速度要大于上下两层的极端位置。其原因为，样品处于老化箱内中部位置，与进气口的空气接触足够充分，氧化较快。上下两层由于处于箱内极端位置，尤其是上层样品，没有正对出风口，使得氧化较为缓慢。

为掌握热老化正常情况下，每层摆放位置的影响，排除最上层极端位置，从能够与箱内流动空气充分接触的中层和下层分析，可以找到一定的规律。通过观察发现，平行于进风方向的老化速度大于垂直方向（通过对比上部垂直方向与下部水平方向）；同时，位于箱体左侧即靠近进风口位置的老化速度大于右侧即远离进风口位置的老化速度；位于箱体前侧即靠近箱门位置老化速度大于箱体后侧即远离箱门位置老化速度，主要与取样时开门空气对冲以及箱体密封性有关。

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