對人工氣候箱老化速度過慢的改進建議
人工氣候箱是通過調節(jié)溫度、濕度、光照、風速等因素來模擬各種氣候條件的一種大型精密儀器設備,適用于植物生長、育種、栽培和建筑材料的老化等方面的研究。河海大學建筑材料實驗室于1985年從浙江托普公司引進TRP-1000D人工氣候箱一臺,主要用于建筑材料,特別是高分子材料和用高分子改性材料的老化、干縮等試驗研究工作。
1 老化試驗方法
容易老化是高分子材料的一個主要缺點。老化試驗是用于評價、研究各種高分子材料在一定環(huán)境條件下耐老化性能和老化規(guī)律的手段。盡管老化試驗方法很多,但大體上可以分為二大類:一類是自然老化試驗方法;另一類是人工老化試驗方法。前者利用自然環(huán)境和自然介質進行.后者用人工方法模擬大氣環(huán)境條件并強化其某些因素,以期在較短的時間內獲得試驗結果,又稱人工加速老化試驗方法。
由于自然老化試驗周期很長,因此人工加速老化試對驗是應用很廣的一種試驗方法。人工加速老化試驗方法是進行高分子材料配方篩選的一種有效手段.也可作為評價新材料、新品種的性能和地區(qū)適應性或作為選擇材料的依據。無論是塑料、橡膠、涂料,還是纖維織物都可以采用此法進行試驗。
2 TRP-1000D型人工氣候箱的特點和存在問題
TRP-1000D型人工氣候箱的工作室面積為3m2,高2m,溫度控制范圍為5~45℃,濕度左制范圍為50%一90%,光照強度為O~60000Ix,并可模擬風速.調節(jié)co2濃度。其中溫度、濕度可事先用程序設定變化曲線,以此來控制實際溫度、濕度的變化過程,光照時間和強度也可根據需要調節(jié)。
TRP-1000D型人工氣候箱存在的主要問題是老化速度較慢(箱內老化一個月相當于自然界老化一年左右),耗電量大,使試驗工作成本很高。有些要求在自然界使用壽命很長的材料,試驗周期就很長,費用更是高得令人卻步,直接影響了這些項目試驗工作的展開,使設備利用率很低。因此,必須對該設備行必要的改進,以克服這些缺點,提高該設備的利用率。
3 改進原理和方法
對應用于一般土木工程中的高分子材料,太陽光是引起老化的最主要外因.太陽光中引起高聚物光老化的主要原因是紫外光。太陽的輻射能量由于反射和被大氣層中臭氧等吸收.
該流拐圖2高壓汞燈連接線路圖直射到地的紫外線已減至極少,而且絕大部分是屬于3000~刁000人波長的紫外輻射,但這部分少量的紫外線仍具很大的能量,對許多高分子材料有很大的破壞性。高分子材料吸收紫外光后,分子和原子躍遷到激發(fā)狀態(tài),從而導致光化學反應。不同分子結構的高分子材料吸收不同波長的光.有些高分子材料本身結構中具有強烈吸收紫外光的基團(如碳基、雙鍵等)。
因此.不同的高分子材料對老化有其各自的最敏感波長。常用高聚物引起光老化的最敏感波長在3000一3250人。
為了進一步加速其老化速度,將人工氣候箱用0.6m。的鍍鋅白鐵皮隔開成二個光室;一邊稱原有光室(不增加光源);另一邊則稱紫外增強光室(光源為原有光源加紫外線高壓汞燈11成)。山白熾燈和高壓汞燈組成的聯合光源光譜近于太陽,它既不存在短于2900人的紫外光波,也沒有強烈的紅外照射,是一種較好的人工光源。
上海亞明燈泡廠生產的亞字牌GGzl000型紫外線高壓汞燈的相對光譜分布見圖1。其紫外光區(qū)內的主要工作波長接近常用高聚物的敏感波長。因此我們采用紫外線高壓汞燈來加速材料的老化。紫外線高壓汞燈的連接電路如圖2。
4 改進后的應用情況
改進虧的人工氣候箱對江蘇某無紡布廠提供的四種聚酷無紡布進行了試驗研究,并就增加嘆盞和四盞GGzt000型紫外線高壓汞燈作了對比試驗。四種聚酷無紡布的部分老化試驗結l牡見附表。
由表可知,加四燈縈外增強光室老化1d相當于加二燈紫外增強光室老化3d和原有光室老化30d。因此,改進后的人工氣候箱大大加快了材料的老化速度,縮短了試驗周期,節(jié)省了試驗經費,其效果是顯而易見的。
5 結語
本文所介紹的改進措施對加速高分子材料的光老化有明顯的效果。它不僅適用于聚醋等土工合成材料,而且可應用于塑料、橡膠、涂料等其它高分子建筑材料的老化試驗研究。老化速度的加快縮短了試驗周期,可節(jié)省試驗經費50%以上。
相關儀器：組培培養(yǎng)室 錘式旋風磨
