高分子材料贮存寿命和最高使用温度的推算宣贯资料-070307.doc

应用阿累尼乌斯图推算高分子材料的贮存寿命和最高使用温度 谢宇芳 （广州合成材料研究院，广东广州，510665） 摘要：高分子材料利用热空气老化试验，测定其选定的物理机械性能等的变化，并利用阿累尼乌斯方程图来推算高分子材料的贮存寿命。 关键词：高分子材料，热空气老化，物理机械性能，阿累尼乌斯方程图，贮存寿命 Polymer-Estimation of life-time and maximum temperature on use with the Arrhenius equation。 XIE Yu-fang (Guangzhou Research Institute of Synthetic Materials，Guangzhou 510665,Guangdong，China) Abstract：Polymer exposure to elevated temperatures for long periods，test the change properties ，estimate of life-time and maximum temperature on use with the Arrhenius equation。 Key words：Polymer，elevated temperatures，properties，Arrhenius equation，life-time 高分子材料（包括塑料、橡胶、涂料、纤维、胶粘剂等）在贮存中会逐渐变坏,最终失去使用价值。用实际贮存的方法确定贮存期，优点是简单易行，数据可靠，但要经历很长时间，远不能满足筛选配方和鉴定材料性能好坏的需要。利用热空气老化试验，根据高分子材料的物理机械性能等的变化来快速估算材料在室内的贮存期具有一定的实用意义，而且使用比较普遍，因为高分子材料在室内贮存时，主要经受热和氧的作用，与热空气老化试验方法的条件比较接近。目前使用较多的是通过热空气老化测定高分子材料选定性能的变化及达到指定临界值的时间，并利用阿累尼乌斯方程图来推算高分子材料的贮存寿命。 目前我国已经颁布实施的应用阿累尼乌斯图推算高分子材料贮存寿命和最高使用温度的国家标准有GB/T7142－2002[1]（用于塑料）和GB/T20028-2005[2]（用于硫化橡胶或热塑性橡胶） ，GB/T7142－2002等效采用ISO2578：1993[3]，GB/T20028-2005等同采用国际标准ISO 11346:1997[4]。 阿累尼乌斯方程式： 当温度升高的时候,一般情况下,高分子材料化学反应的速率会提高.对某些有机化学反应,提高温度10℃,意味着提高了2～3倍的反应速率。温度和化学反应的关系可以用阿累尼乌斯方程式表示： K(T)=A·e-E/RT ..........................(1) 式中： K(T)———— 反应速率的常数，（min-1）； A———— 指前因子，（min-1）； E———— 活化能，（J/mol）； R———— 摩尔气体常数，[8.314J/(mol·K)]； T———— 热力学温度，（K）。 化学反应函数关系以式（2）表示： FX(t)=K(t) ·t ........................(2) 式中： FX(t)———— 反应关系的函数； t———— 反应时间，（min）。 在不同的反应温度Ti下，不同的反应速率Ki以不同的反应时间达到相同的临界值Fa,例如图2的t1到t3： Fa(ti)=Ki(Ti) ·ti .......................(3) 式（1）代入式（3）以式（4）表示： Fa(ti)= A·e-E/RTi·ti .....................(4) 合并常数项成为B以后以自然对数式(5)表示： lnti=E/RTi+B .................... .(5) 在相应的曲线中，lnt与热力学温度的倒数1/T呈线性关系，斜率为E/R，这就是阿累尼乌斯图（图1）。 通常情况下，将式（4）中的t求解可得： ti＝Fa(ti)/A·eE/RTi ..................... (6) 对式（6）取常用对数可得： logti＝log[Fa(ti)/A]+(Eloge/R) ·1/T ............ (7) 令a＝log[Fa(ti)/A]，b＝(Eloge/R)，代入式（7）中得： logti＝a+b·1/T