ｅｃｈｎｉｃａｌ／技术专栏＿一 ＨＤＰＥ氧化诱导时间影响因素的研究 朱晓渊，吴依蒙 （嘉兴威凯检测技术有限公司公共工程部材料试验室，嘉兴３１４０００） 摘要：利用氧化诱导期法（ＯＩＴ）探讨在相同试验温度，不同试验条件下对ＨＤＰＥ的氧化诱导时间的影响，研究总结了 样品厚度，样品形状，试验气流，坩埚是否加盖对其试验结果的影响。以方便测试时选择适当的测试条件，即能提高 测试方法效率又能使测试结果尽可能真实反映材料本身的抗氧化能力。 关键词：差示扫描量热仪；高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）；氧化诱导时间（ＯＴＩ）；气流：厚度 中图分类号：Ｄ４３０．２０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—７２０４（２０１８）０３—００９１—０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ｏｆ ＨＤＰＥ ＺＨＵ Ｘｉａｏ—ｙｕａｎ，ＷＵ Ｙｉ—ｍｅｎｇ （Ｊｉａｘｉｎｇ Ｖｋａｎ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉ０ｎ＆Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｘｉｎｇ ３１４０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ （ＯＩＴ） ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ＨＤＰＥ．Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｇａｓ ｆｌｏｗ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ １ ｉｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆａｃｉｌｉｒａｔｅ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔ，ｉｔ ｉＳ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉＣｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｎａｂｌｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔＳ ｔｏ ｒｅｆｌｅｃｔ ａｓ ｍｕｃｈ ａｓ ｐｏｓｓｉｂ１ｅ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ’Ｓ ｏｗｎ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ（ＤＳＣ）：ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＨＤＰＥ）：ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ（ＯＴＩ）：ａｉｒ ｆｌｏｗ：ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ 前言 随着石化工业的发展，热塑塑料已广泛地应用于工 材料在成型加工、储存、焊接和使用中耐热降解能力的 指标。 业、农业、建筑等领域，对我国经济的发展起着十分重 要作用。但是塑料材料在贮存、运输和日常使用中会受 到光、热和氧等影响，容易引起高分子材料的老化，使 目前国内外关于氧化诱导的试验标准主要有ＡＳＴＭ Ｄ３８９５—０７、ＩＳＯ １ １３５７—６：２００８和ＧＢ／Ｔ １９４６６．６—２００９［ 一 。 各个标准中对于试验条件的描述存在一些差异，这些 差异可能会对试验结果产生影响。因此，本文用同一种 ＨＤＰＥ，研究样品厚度、形状、氧气流量和坩埚是否加盖 对ＨＤＰＥ氧化诱导时间的影响。 材料的物理性能变差变弱，使用寿命缩短＿１１。 高密度聚乙烯（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，简称为 “ＨＤＰＥ”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。 因其有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有 较高的刚性和韧性，机械强度好。被广泛运用于电器绝 １实验部分 １．１仪器 缘、管道系统等领域。但是由于聚乙烯类在热氧化作用 会使其性能下降『２１。因此，ＸＣＨＤＰＥ耐氧化性能的研究事 关重要。 ＤＳＣ １差示扫描量热仪（ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ公 司）；ＡＢ１３５一Ｓ电子天平（ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ公司）； 氧化诱导时间（ＯＩＴ）是测定试样在高温（２００ ） 氧气条件下开始发生自动催化氧化反应的时间，是评价 ４０ Ｌ标准铝坩埚。 １．２样品 ２０１８年６月／Ｊｕｎｅ ２０１８ ９１ 技术专栏Ｔ ｅｃｈｎｉｃａｌ ＡＳＴＭ提供的ＨＤＰＥ的样品。 １．３仪器测试条件 下可以互相参考。 ２．２样品形状的影响 开始升温之前先通氮气３ ｍｉｎ，氮气流量为５０ ｍＬ／ ｍｉｎ；之后在５０ ｍＬ／ｍｉｎ的氮气吹扫下以２０￣Ｃ／ｍｉｎ的升温 由于ＡＳＴＭ标准规定使用热压膜样品，而ＩＳＯ标准和 国标为热压膜和切片样品。因此，分别制取了片状样 品、块状样品和切碎的样品进行氧化诱导试验，以此来 研究样品形状对试验结果的影响。试验结果见表２。 速率，将样品从６０℃升温至２００℃，并保持５ ｍｉｎ；切换 吹扫气体为５０ ｍＬ／ｍｉｎ的氧气，在２００ ｏＣ恒温，直至放热 显著变化点出现后至少２ ｍｉｎＩ １。 由表２数据可知，切碎的样品氧化诱导时间相对于片 状偏小，而块状的样品相对于片状样品又偏大。所以， ２结果与讨论 ２．１样品厚度的影响 由于ＡＳＴＭ标准对样品厚度规定为２５０ ｍ，而ＩＳＯ标 表ｌ 不同样品厚度的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果 准和国标为６５０ ｍ。为研究厚度对试验结果的影响，分 别制取了２５０ ｍ和６５０ ｍ厚度的样品进行试验。试验 结果见表１和图１。 由表１数据和图１可知，２５０ Ｉ．Ｌｍ样品的氧化诱导时间 表２不同样品形状的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果 略小于６５０ ｍ的样品。但是这个差别较小。这是由于制 成后的样品表面积基本一致，因此与反应气体接触的表 面积也基本一致，从而发生氧化反应时间也基本相同。 所以可以认为样品厚度在２５０ ｍ至６５０ ｍ间对氧化诱 导时间没有显著影响。这也说明了ＡＳＴＭ标准、ＩＳＯ标准 和国标这三个标准的试验结果在其余条件都一致的情况 图１ 不同样品厚度的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果 ９２环境技术／Ｅｎｖ１ｒ０ｎｍｅｎｔａ１ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔ ／技术专栏一我们可以知道样品形状对ＨＤＰＥ的氧化诱导时间有影响， 的情况下，氧气流量越大，样品的氧化诱导时间越小。 这是由于单位时间内样品接触的氧气越多，其发生氧化 反应的时间就越快。 ２．４坩埚是否加盖的影响 切碎或者块状样品相对于片状样品会有不同程度的偏大 或者偏小。三种形状的样品中，切碎样品与氧气接触的 面积最大从而提升了氧化反应的效率，而块状样品与氧 气接触面积最小从而降低了氧化反应的效率，这可能是 导致试验结果偏大或者偏小的原因。由于片状试样会最 ＧＢ／Ｔ １９４６６．６—２００９和ＩＳＯ １ １３５７—６：２００８标准中规定样 品皿为开口或加盖密封但上部通气的的坩埚，而ＡＳＴＭ Ｄ３８９５—０７标准没有说明是否加盖。是否加盖会影响到样 品接触氧气的量，而氧气流量会对样品氧化诱导时间产 生影响。因此，取用制备厚度为２５０ ｍ的样品，分别 在加盖但上部通气和不加盖的铝坩埚中进行氧化诱导试 验。试验结果见表４和图３。 大限度的降低不同制样人员引起的样品形状误差，因此 对于氧化诱导试验的样品形状最好选择片状样品。 ２．３氧气流量的影响 氧化诱导时间是试样在高温氧气条件下发生自动的 催化氧化反应的时间，从定义可以看出，氧气是影响氧 化诱导时间的一个重要因素。因此，在上文所述测试条 由图３和表４数据可知，加盖样品的氧化诱导时间大 于不加盖的样品。不加盖的样品可直接与吹扫的氧气接 表３不同氧气流量的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果 件的基础下，改变氧气吹扫流量分别为４０ ｍＬ／ｍｉｎ、４５ ｍＬ／ｍｉｎ、５５ ｍＬ／ｍｉｎ和６０ ｍｌＪｍｉｎ，对厚度为２５０ ｍ的样 品进行氧化诱导试验。试验结果见表３、图２和图３。 从表３、图２和图３可知，样品在氧气流量为４０ ｍＬ／ ｍｉｎ的情况下，其氧化诱导时间明显大于氧气流量为６０ ｍＬ／ｍｉｎ的样品。由前文所述可知厚度为２５０ ｍ的片状 在氧气流量为５０ ｍＬ／ｍｉｎ的情况下氧化诱导时间约为４５ ｍｉｎ，处于４０ ｍＬ／ｍｉｎ和６０ ｍＬ／ｍｉｎ的样品结果之间。而氧 气流量为４５ ｍＩＪｍｉｎ和５５ ｍＬ／ｍｉｎ的样品，其试验结果与５０ ｍＬ／ｍｉｎ的样品非常接近。由此可知，在其他条件都相同 图２不同氧气流量的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果１ ２０１８年６月／Ｊｕｎｅ ２０１８ ９３ 技术专栏／上ｅｃｃｈ ｎｍｉｃａ ｌ 触，并没有氧气通过坩埚盖渗透这个过程而且与氧气接 触的量大于加盖的样品，在这两种因素共同影响下故会 有这种结果。 表４坩埚是否加盖的ＨＤＰＥ的氧化诱导时间试验结果 ３结论 测试条件对于测量ＨＤＰＥ的氧化诱导时间具有重要意 义。本文探究了在相同试验温度下不同的样品厚度、样 品形状、试验气流及是否加盖对于氧化诱导时间的试验 减少样品与氧气接触的表面积，也就没有改变氧化反应 速率，所以对于氧化诱导时间没有显著影响； ２）样品的不同形状会导致增加或减小和氧气的接触 面积从而会加快或减慢氧化反应，所以对氧化诱导时间 结果的影响，得出如下结论： １）样品的厚度在一定范围内，由于没有显著增加或 ９４环境技术／Ｅｎｖｉｒ。ｎｍｅｎｔａ１ Ｔｅｃｈｎｏｌ。ｇｙ 环境试验设备／Ｅ ｎＴｖｅｓｉｒｔｏ Ｅｎｑｍｕｉｅｐｎｍｔａｅｌ ｎｔ ３总结 文章以导弹控制舱环境试验系统为例，总结了大型 试验系统的供电与接地的现状，依据电路、电磁兼容和 干扰理论，进行全面的分析，根据分析内容提出详细的 改进建议，为工程技术人员在大型试验系统的供电和接 地方面提供了有力的理论参考，可有效提高现场技术人 员在供电和接地方面的能力。该文是作者参加多种军品 生产和设备维修，总结出来的一些经验，它包含许多作 者同事们的创造性劳动，希望大家结合实际情况，联系 供电与接地原理，具体分析，灵活应用。 参考文献 …王晓振动试验操作细节分析［Ｊ］．环境技术，２０１４，２２（８）：１９—２２． 【２胡志强等２］随机振动试验应用技术【Ｍ】．北京：中国计量出版社， １ ９９６．１ １ ６－１３８ 【３】钟琼华 邱景湖．振动与振动试验设备［Ｍ】苏州：苏州试验仪 器总厂．２００４，２１—２８． 【４１万建华．大型环境试验设备中ＰＬＣ控制系统的供电与接地［Ｊ］ ．电子质量，２ｏｏ３（１２）：３４—３７ 【５】冉隆燧．大型自动化系统的供电与接地［Ｊ］．航天控制 １９９０，１２ （３）：１—１５． ［６】程丰，郝立志，张春英．某型地空导弹控制舱环境试验检测系统 设计［Ｊ］仪表技术 ２０１７ｆ１２）：２３—２７． ［７］王晓．ＰＬＣ控制系统接地抗干扰技术【Ｊ】．现代电子技术，２００６ １ １（１ ７）：１４９－１５４ ［８】熊兴明．ＰＬＣ控制系统接地抗干扰技术的研究 ．低压电器， ２００４（６）：２７—３０ 【９］文方 王民慧 王武．智能仪表设计中的模拟量隔离技术研究 【ｊ］．２００２，１２（４）：５３—５６． １１ ０】王幸之 等．单片机应用系统抗干扰技术【Ｍ１．北京：北京航空 航夭大学出版社，２００１．１０９—１１４ 作者简介 程丰，（１９８２一） 男，本科，工程师，主要研究方向为环境 试验测试技术。 黄海，（１９８７一） 男，本科，工程师，主要研究方向为电子 技术设计。 马威泽， （Ｉ ９８３一），男，本科，工程师，主要研究方向为环 境试验测试技术。 王立民， （Ｉ９６５一），男，本科，高级技师，主要研究方向为 环境试验测试技术。 １００环境技术／ＥｎｖｉｒｏｎⅢｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌ０ｇｙ （上接９４页） 的试验结果有轻微影响。为了减少不同试验人员制样弓 起的误差，建议选择片状试样较为合适； ３）氧气流量对氧化诱导时间的试验结果有影响。氧 气流量越大，单位时间内样品接触的氧气越多氧化反应 越快从而氧化诱导时间越小。氧气流量在４５～５５ ｍＬ／ｍｉｎ 的·范围内其结果比较接近，也印证了标准中规定气体 流量为５０±５ ｍｌ是有一定依据的； ４）坩埚是否加盖对试验结果影响较大。加盖的样 品由于其直接与氧气接触发生氧化反应并且接触氧气量 比大于不加盖的样品，在这两种因素下导致氧化反应加 快，所以氧化诱导时间明显偏小。 正是由于以上这些影响因素的存在，不同试验方法 下的氧化诱导时间会存在一定偏差，无法作为参考依 据。为了避免偏差并使测试结果具有参考性，建议在进 行钡４量时确定好相同的制样方法和试验条件（包括使用 气体及流量，样品形状，是否使用坩埚盖等），使试验 结果更准确的反应样品的抗氧化性。 参考文献 【１】张立军，马子贵 姜进宪 等．塑料氧化诱导时间和氧化诱导温度的 标准试验方法综述【Ｊ］．橡塑技术与装备，２００９，３５（３）：５—９ 【２】杨化浩，者东梅，桂华，等测试条件对测定管材类聚乙烯树脂等温 氧化诱导时间的影响【Ｊ］塑料，２０１３，４２（３】 【３］ＡＳＴＭ Ｄ３８９５—０７ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｌｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ—Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｐｏｌｙｏｌｅｔｉｎｓ。Ｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａ￣ｏｒｉｍｅｔＨ【Ｓ ｓ］ｆ４】ＩＳＯ １－３５７—６：２００８，Ｐｌａｓｔｉｃ—Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ （ＤＳＣｌ＿Ｐａ ｒｔ ６：Ｄｅｔｅ ｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｆｉｓｏｔｈｅ ｒｍａｌ ＯＩＴ）ａｎｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅ ｒａｔｕ ｒｅ （ｄｙｎａｍｉｃ ＯＩＴ）［Ｓ］． 【５】ＧＢ／Ｉ－１ ９４６６．６－２００９塑料差示扫描量热法（ＤＳＣ）第６部分：氧化 诱导时间（等温ＯＩＴ）和氧化诱导温度（动态ＯＩＴ）的测定［Ｓ］．２００９ 作者简介 朱晓渊（１９８８．０９—１，男，助理工程师，从事材料成分及性能测试 与研究。 吴依蒙（Ｉ ９８７．０７一），男，助理工程师，从事材料性能测试与研究。
