GB/Z 28820.1-2012聚合物長(zhǎng)期輻射老化第1部分：監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的技術(shù)

ICS2903501

K15..

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

聚合物長(zhǎng)期輻射老化

第1部分監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的技術(shù)

:

Long-termradiationageinginpolymers—

Part1Techniuesformonitorindiffusion-limitedoxidation

:qg

(IEC/TS61244-1:1993,IDT)

2012-11-05發(fā)布2013-02-01實(shí)施

中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

目次

前言…………………………

Ⅰ

引言…………………………

Ⅱ

范圍………………………

11

監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的剖析技術(shù)…………

21

紅外剖析技術(shù)………………………

2.11

模量剖析……………

2.22

密度剖析……………

2.32

射線微量分析……………………

2.4X-3

其他剖析技術(shù)………………………

2.53

擴(kuò)散限制氧化理論處理方法……………

33

滲透測(cè)量…………………

44

氧消耗測(cè)量………………

55

理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較…………………

65

氧氣過(guò)壓技術(shù)……………

76

總結(jié)………………………

87

附錄資料性附錄擴(kuò)散限制氧化理論處理方法的推導(dǎo)……………

A()18

參考文獻(xiàn)……………………

21

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

前言

聚合物長(zhǎng)期輻射老化由部分組成

GB/Z28820《》3:

第部分監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的技術(shù)

———1:;

第部分預(yù)測(cè)低劑量率下老化的程序

———2:;

第部分低壓電纜材料在役監(jiān)測(cè)程序

———3:。

本部分為的第部分

GB/Z288201。

本部分按照給出的規(guī)則起草

GB/T1.1—2009。

本部分使用翻譯法等同采用聚合物長(zhǎng)期輻射老化第部分監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限

IEC/TS61244-1:1993《1:

制氧化的技術(shù)

》。

本部分由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)提出

。

本部分由全國(guó)電氣絕緣材料與絕緣系統(tǒng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口

(SAC/TC301)。

本部分起草單位深圳市旭生三益科技有限公司機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所上海電纜研

:、、

究所上海核工業(yè)研究設(shè)計(jì)院上海特纜電工科技有限公司江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司上海電纜廠有

、、、、

限公司臨海市亞?wèn)|特種電纜料廠上海凱波特種電纜料廠有限公司無(wú)錫江南電纜有限公司常州八益

、、、、

電纜股份有限公司上海至正道化高分子材料有限公司上海創(chuàng)新高溫線纜廠浙江萬(wàn)馬電纜股份有限

、、、

公司深圳市沃爾核材股份有限公司北京北重汽輪機(jī)電機(jī)有限責(zé)任公司北京新福潤(rùn)達(dá)絕緣材料有限

、、、

責(zé)任公司

。

本部分主要起草人盧偉居學(xué)成郭麗平劉亞麗陸燕紅顧申杰孫萍王松明王怡瑤李國(guó)鋒

:、、、、、、、、、、

段春來(lái)趙文明周敘元侯海良沈彧唐松柏康樹峰劉鳳娟劉琦煥

、、、、、、、、。

Ⅰ

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

.:

引言

通常評(píng)估一種聚合材料在各種不同的使用環(huán)境中預(yù)期的壽命是很有必要的為了延長(zhǎng)使用壽命

。,

常用加速老化技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)使用壽命這種技術(shù)就是利用高于周圍環(huán)境的條件而獲得結(jié)果在各種實(shí)際

,。

應(yīng)用中都存在直接暴露在空氣中的條件這就表明氧化作用是材料降解的重要原因遺憾的是聚合

,,。,

物在老化過(guò)程中暴露于空氣中經(jīng)常導(dǎo)致不均勻的氧化示例結(jié)果因此有必要嘗試一種方法既能理解

。,

氧化的過(guò)程又能推斷長(zhǎng)期條件的暴露對(duì)加速老化的影響

。

非均相氧化的復(fù)雜性是最重要的其中包含了擴(kuò)散限制氧化在各種環(huán)境中這種復(fù)雜具有意義的

,。,

方法包括多年來(lái)公認(rèn)的熱[1]輻射[2-4]和紫外輻射[5]當(dāng)一種材料氧消耗的速率大于周圍環(huán)境經(jīng)擴(kuò)散補(bǔ)

。

給材料內(nèi)部氧氣的速率時(shí)擴(kuò)散限制氧化就能發(fā)生這一實(shí)例導(dǎo)致氧氣的濃度從樣品表面平衡吸附值

,。

很平滑地降到樣品內(nèi)部的較低值或不存在的值這將引起材料的非均相氧化以及在材料表面發(fā)生氧

。,

化平衡例如相當(dāng)于空氣飽和的環(huán)境從而減少或不發(fā)生內(nèi)部氧化

(),。

材料的幾何形狀的影響很重要加上氧消耗的速率氧滲透系數(shù)及周圍樣品氧氣的分壓[5-8]也有影

,,

響因?yàn)檠跸牡乃俾释ǔＨQ于環(huán)境的壓力水平如溫度輻射劑量率并且當(dāng)材料降解[9-10]時(shí)氧

。(,),,

消耗的速率和氧滲透系數(shù)也會(huì)變化隨著壓力水平及降解的不同擴(kuò)散限制氧化的重要性也將不同這

,,。

表明了樣品在高壓環(huán)境條件下被氧化的百分比實(shí)質(zhì)上低于低壓應(yīng)用條件下被氧化的百分比[5-7,10-16]

。

因此為了能確定地推斷短期加速是否能模擬長(zhǎng)期的空氣老化條件關(guān)鍵是需要監(jiān)控及定量理解擴(kuò)散限

,,

制氧化的影響

。

最近通過(guò)對(duì)這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行的大量改進(jìn)研究表明擴(kuò)散限制氧化技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)的本部分回顧了

,,。

這個(gè)領(lǐng)域第章將描述實(shí)驗(yàn)剖析方法該方法可用來(lái)監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化第章將簡(jiǎn)要介紹這個(gè)現(xiàn)

。2,。3

象理論上的描述理論曲線圖的形狀取決于氧滲透系數(shù)和氧消耗速率這些數(shù)量必須測(cè)量或者估計(jì)以

。,,

從數(shù)據(jù)上證實(shí)理論的有效性拓展了許多實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量滲透系數(shù)并且大量的數(shù)據(jù)在文獻(xiàn)中可以找

。,

到第章將介紹一些重要的文獻(xiàn)估計(jì)氧消耗速率的實(shí)驗(yàn)方法將在第章簡(jiǎn)要地回顧實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支

。4。5。

持理論的處理方法在第章介紹一旦信賴的理論處理方法存在這個(gè)理論就能用來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)老化條

6。,

件或者預(yù)測(cè)這種影響的重要性所以擴(kuò)散影響就不重要如果不可能消除在空氣老化條件下的擴(kuò)散影

,。

響就增加在老化時(shí)周圍樣品的氧氣壓力這在某些實(shí)例中用來(lái)得到期望的結(jié)果在第章會(huì)概述氧氣

,,,7

過(guò)壓技術(shù)

。

的第部分將單獨(dú)出版并描述預(yù)測(cè)低劑量率下輻射老化的程序

GB/Z288202。

Ⅱ

GB/Z288201—2012/IEC/TS61244-11993

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聚合物長(zhǎng)期輻射老化

第1部分監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的技術(shù)

:

1范圍

當(dāng)有氧存在時(shí)聚合物在包括溫度輻射或者紫外線的各種環(huán)境中老化受擴(kuò)散限制氧化的影響導(dǎo)

,、,,

致非均相老化這些影響使得理解老化過(guò)程和推斷加速長(zhǎng)期的暴露條件變得很困難本部分回顧定量

。。

監(jiān)控這些影響的實(shí)驗(yàn)技術(shù)并且對(duì)評(píng)估重要性提供了理論方程式

,。

2監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的剖析技術(shù)

擴(kuò)散限制氧化影響的存在表明各種不同的性能與一定的氧化作用有關(guān)這種氧化作用取決于材料

,

中的空間位置因此任何能繪制成空間變化圖的技術(shù)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化因?yàn)榫酆衔锏膸?/p>

。,。

何結(jié)構(gòu)利用低至幾個(gè)毫米或更小的橫截面來(lái)表示并且擴(kuò)散限制氧化影響在小尺寸上起作用因此剖

,。,

析技術(shù)應(yīng)具有的分辨率另外一個(gè)與敏感度有關(guān)的問(wèn)題是被測(cè)數(shù)據(jù)一般聚合物的降解要精

100μm。,

確到相當(dāng)于小于的聚合物被氧化所以一種有用的剖析技術(shù)應(yīng)具備的條件是具有合理的結(jié)果

1%。,:、

對(duì)微小的化學(xué)變化敏感可廣泛地應(yīng)用研究以及操作和分析相對(duì)較簡(jiǎn)單本章簡(jiǎn)要描述了一些特別有

,,。

用的技術(shù)

。

21紅外剖析技術(shù)

.

由于薄片樣品具有提供詳細(xì)化學(xué)信息的能力紅外光譜用來(lái)監(jiān)測(cè)擴(kuò)散限制氧化的影響已經(jīng)超過(guò)

,

年[17]不管是樣品厚度的作用還是超薄切片的作用任何氧化敏感的紅外峰都能被監(jiān)控到從而可

25。,,

以得到非均相氧化的信息許多研究數(shù)據(jù)表明聚烯烴材料中羰基的吸收峰大約是-1的區(qū)域

。,1720cm,

如聚乙烯和聚丙烯較高敏感度地表征這個(gè)區(qū)域的紅外吸收峰并且這些材料未老化時(shí)不具有吸收峰

,,。

由于羰基區(qū)域代表多種氧化產(chǎn)物如酮醛酯和酸類吸收峰的疊加并且在不同波長(zhǎng)下具有不同的消

(、、),

光系數(shù)因此可簡(jiǎn)化假設(shè)來(lái)提取半定量信息在大多數(shù)情況下可以選擇多種羰基峰的最大高度或所在

,。,

區(qū)域需要注意市場(chǎng)上的材料含有添加劑如抗氧化劑阻燃劑經(jīng)常在羰基區(qū)域有吸收峰因此將

。(,),,

光譜用于這些材料的測(cè)試變得復(fù)雜化了圖展示了一種材料老化后經(jīng)過(guò)超薄切片得到的紅外

FTIR。1

剖析示例圖[18]聚烯烴材料放在空氣中在下老化后描繪出了相對(duì)氧化程度羰基峰的吸

。,100℃6d,(

光率對(duì)樣品表面離空氣的距離的圖氧化程度與空氣接觸的距離有近似指數(shù)級(jí)的相關(guān)性熱老化材料

)。,

可