GB/T 7142-2002《塑料长期热暴露后时间—温度极限的测定》

GB/T 20028-2005《硫化橡胶或热塑性橡胶 应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》

GB/T 7142-2002等效采用ISO 2578：1993；GB/T 20028-2005等同采用ISO 11346：1997；ISO 2578和ISO 11346均源于IEC 20216，因此GB/T 7142和GB/T 20028是相互关联的两个标准，它们的试验原理、试验方法、数据处理方式都是一致的。这两个标准推算塑料和橡胶寿命的方法都是基于阿累尼乌斯公式。

2.1阿累尼乌斯（Arrhenius）公式

温度是影响化学反应速率的基本因素之一，温度越高，反应速率越快。速率常数k与温度T的函数关系可用阿累尼乌斯公式描述：

<!--[if !msEquation]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[endif]-->                            (1)

式中：A为指前因子；

      Ea为活化能；

      R为气体常数；

      T为绝对温度，K。

阿累尼乌斯公式广泛用于聚合物老化过程的研究，是常用的经验公式。

2.2  试验原理

在化学反应中存在一个普遍的事实：温度升高，化学反应速度加快。在没有确实的试验数据的情况下，存在这样一个经验公式，范特霍夫规则，即温度每升高10℃，反应速率增大2-4倍。阿累尼乌斯公式是定量描述反应速率和温度之间的关系的一个公式：

                      <!--[if !vml]--><!--[endif]-->     （2）

其中k——反应速率常数，min-1；

   A——指前因子，min-1；

   Ea——活化能，J/mol；

   T——热力学温度，K。

化学反应关系以式（2）表示：

Fx（t）=k（T）t      （3）

式中Fx（t）——表示反应程度的函数；

     t——反应时间，min。

在不同的反应温度，以不同的反应速率，不同的反应时间，经相同的反应机理达到相同的反应程度时，其性能一致，且Fx（t）为一定值，把式（2）带入式（3）以式（4）表示：

                   <!--[if !vml]--><!--[endif]-->    （4）

合并常数项后，以对数式（5）表示：

                      <!--[if !vml]--><!--[endif]-->         （5）

式（5）体现了失效时间与温度之间的关系，是进行寿命推算的依据。

应用式（5）进行寿命推算有个前提条件：

在研究的温度范围内，反应的活化能相同，反应机理不变；在高温下进行试验可能导致机理变化，老化曲线发生偏离。因此对试验温度应做一些限定：在GB/T 7142-2002中指出在研究范围内，被试塑料不应发生转变，特别是一级转变；GB/T20028-2005中指出外推法通常限制在最终数据点的30-40℃内，如果需要获得更长的外推直线，应考虑结果的不确定因素；同时限定了在最高试验温度下性能达到临界值的时间不少于100h的规定。

高分子材料在贮存条件下主要发生热氧老化。热的作用将加速高分子材料的交联、降解等化学变化，宏观表现出物理机械性能的改变，某些性能与老化时间呈单一变化，如：拉伸强度、扯断伸长率等。按照性能与老化时间关系的经验式，可求得性能变化速率常数（k）。在一定温度范围内，速率常数与热力学温度（绝对温度）的关系一般符合阿累尼乌斯（Arrhenius）方程。对试验数据统计计算，可预测室温下的贮存性能。

2.3临界值

预先选定的试验性能原始值的一个百分数，达到该值时，终止老化试验。通常以50%的性能保持率为临界值。如果老化后要求性能保持某一最小值，经有关方面协商，可选用该最小值作为临界值。

广州老化所/化学工业合成材料老化质量监督检验中心

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