人工气候箱是通过调节温度、湿度、光照、风速等因素来模拟各种气候条件的一种大型精密仪器设备,适用于植物生长、育种、栽培和建筑材料的老化等方面的研究。河海大学建筑材料实验室于1985年从浙江托普公司引进TRP-1000D人工气候箱一台,主要用于建筑材料,特别是高分子材料和用高分子改性材料的老化、干缩等试验研究工作。

　　1 老化试验方法

　　容易老化是高分子材料的一个主要缺点。老化试验是用于评价、研究各种高分子材料在一定环境条件下耐老化性能和老化规律的手段。尽管老化试验方法很多,但大体上可以分为二大类:一类是自然老化试验方法;另一类是人工老化试验方法。前者利用自然环境和自然介质进行.后者用人工方法模拟大气环境条件并强化其某些因素,以期在较短的时间内获得试验结果,又称人工加速老化试验方法。

　　由于自然老化试验周期很长,因此人工加速老化试对验是应用很广的一种试验方法。人工加速老化试验方法是进行高分子材料配方筛选的一种有效手段.也可作为评价新材料、新品种的性能和地区适应性或作为选择材料的依据。无论是塑料、橡胶、涂料,还是纤维织物都可以采用此法进行试验。

　　2 TRP-1000D型人工气候箱的特点和存在问题

　　TRP-1000D型人工气候箱的工作室面积为3m2,高2m,温度控制范围为5~45℃,湿度左制范围为50%一90%,光照强度为O~60000Ix,并可模拟风速.调节co2浓度。其中温度、湿度可事先用程序设定变化曲线,以此来控制实际温度、湿度的变化过程,光照时间和强度也可根据需要调节。

　　TRP-1000D型人工气候箱存在的主要问题是老化速度较慢(箱内老化一个月相当于自然界老化一年左右),耗电量大,使试验工作成本很高。有些要求在自然界使用寿命很长的材料,试验周期就很长,费用更是高得令人却步,直接影响了这些项目试验工作的展开,使设备利用率很低。因此,必须对该设备行必要的改进,以克服这些缺点,提高该设备的利用率。

　　3 改进原理和方法

　　对应用于一般土木工程中的高分子材料,太阳光是引起老化的最主要外因.太阳光中引起高聚物光老化的主要原因是紫外光。太阳的辐射能量由于反射和被大气层中臭氧等吸收.

　　该流拐图2高压汞灯连接线路图直射到地的紫外线已减至极少,而且绝大部分是属于3000~刁000人波长的紫外辐射,但这部分少量的紫外线仍具很大的能量,对许多高分子材料有很大的破坏性。高分子材料吸收紫外光后,分子和原子跃迁到激发状态,从而导致光化学反应。不同分子结构的高分子材料吸收不同波长的光.有些高分子材料本身结构中具有强烈吸收紫外光的基团(如碳基、双键等)。

　　因此.不同的高分子材料对老化有其各自的最敏感波长。常用高聚物引起光老化的最敏感波长在3000一3250人。

　　为了进一步加速其老化速度,将人工气候箱用0.6m。的镀锌白铁皮隔开成二个光室;一边称原有光室(不增加光源);另一边则称紫外增强光室(光源为原有光源加紫外线高压汞灯11成)。山白炽灯和高压汞灯组成的联合光源光谱近于太阳,它既不存在短于2900人的紫外光波,也没有强烈的红外照射,是一种较好的人工光源。

　　上海亚明灯泡厂生产的亚字牌GGzl000型紫外线高压汞灯的相对光谱分布见图1。其紫外光区内的主要工作波长接近常用高聚物的敏感波长。因此我们采用紫外线高压汞灯来加速材料的老化。紫外线高压汞灯的连接电路如图2。

　　4 改进后的应用情况

　　改进亏的人工气候箱对江苏某无纺布厂提供的四种聚酷无纺布进行了试验研究,并就增加叹盏和四盏GGzt000型紫外线高压汞灯作了对比试验。四种聚酷无纺布的部分老化试验结l牡见附表。

　　由表可知,加四灯萦外增强光室老化1d相当于加二灯紫外增强光室老化3d和原有光室老化30d。因此,改进后的人工气候箱大大加快了材料的老化速度,缩短了试验周期,节省了试验经费,其效果是显而易见的。

　　5 结语

    本文所介绍的改进措施对加速高分子材料的光老化有明显的效果。它不仅适用于聚醋等土工合成材料,而且可应用于塑料、橡胶、涂料等其它高分子建筑材料的老化试验研究。老化速度的加快缩短了试验周期,可节省试验经费50%以上。

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