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高分子材料老化及壽命評估

壽命評估的背景及意義（DMA）

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高分子材料被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，其發(fā)展?fàn)顩r影響著整個國家的經(jīng)濟(jì)和社會的建設(shè)。但高分子材料在儲存、運輸和使用過程中會受到陽光輻射、溫度、濕氣、氧氣等環(huán)境條件影響，容易發(fā)生老化使其性能降低，甚至失去使用價值。

    應(yīng)用在工程及交通領(lǐng)域中的材料，一旦失去使用價值，可能會造成致命的安全事故，如果對使用的材料提前進(jìn)行一個壽命周期評估，可以對產(chǎn)品進(jìn)行定期更換及維護(hù)，避免引起安全事故，因此預(yù)測其老化壽命變得十分重要。

老化方法（DMA）

常見壽命評估材料

打印機(jī)膠輥	密封圈

高分子老化與壽命評估應(yīng)用領(lǐng)域：

測試案例：

高密度聚乙烯管材

● 要求：某電廠對新供HDPE管材，進(jìn)行壽命評估。一方面評估供應(yīng)商材料性能是否合格，一方面為后續(xù)的周期監(jiān)管和維護(hù)方式做計劃。

● 實驗方案：在不同溫度和濕度條件下，檢測材料的拉伸強(qiáng)度，選擇拉伸強(qiáng)度下降到50%為失效終點，通過建模和公式估算材料實際運行條件下的使用壽命。

● 結(jié)論：經(jīng)推算，其使用壽命為10年。

● 案件跟進(jìn)： 截止到2018年10月，已使用3年，該電廠反饋仍在正常使用，效果良好，預(yù)在使用第8年開始重點監(jiān)管和維護(hù)。

建筑用電線和電纜

● 背景：由于線纜絕緣層在正常運行中逐步老化，如果使用時間超過規(guī)定年限，將可能引發(fā)漏電、火災(zāi)等安全事故。但由于電纜價格較高，為節(jié)約成本，不少房屋和道路下的供電線纜都被過度使用，如今因電纜“超期服役”或劣質(zhì)電纜引起的火災(zāi)事故已不在少數(shù)。自1992年起，我國興建的大量商品房開始把布線方式從明線改為暗線，當(dāng)時國產(chǎn)電線由于技術(shù)、工藝、材料等因素，國家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品使用壽命只有25年。住建部在濟(jì)南順利審查通過建筑用電線和電纜兩項推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)首次規(guī)定電線電纜使用壽命不低于70年，同步房屋產(chǎn)權(quán)的70年。

● 要求：某線纜料供應(yīng)商，對新線纜產(chǎn)品（供貨海南）做壽命預(yù)估，是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

● 實驗方案：根據(jù)海南特殊的熱帶季風(fēng)氣候，設(shè)定在不同溫度和濕度條件，檢測線纜材料的耐漏電起痕指數(shù)，試樣出現(xiàn)至少一個耐漏電起痕即為失效終點，通過建模和公式估算材料實際運行條件下的使用壽命。

● 結(jié)論：經(jīng)推算，其使用壽命為72年，符合標(biāo)準(zhǔn)。

● 案件跟進(jìn)：至今仍在正常使用，線纜公司未收到任何客訴。

復(fù)合絕緣子硅橡膠傘裙

● 背景：復(fù)合絕緣子硅橡膠傘裙運行中主要有物理機(jī)械和電氣兩方面的問題，物理機(jī)械方面主要包括脆斷等問題，電氣方面除閃絡(luò)問題外，硅橡膠傘裙的老化是最主要的問題。尤其是閃絡(luò)后電弧掃過的硅橡膠傘裙表面出現(xiàn)發(fā)白、粉化（無機(jī)填料析出）、憎水性降低甚至消失等情況。

● 要求：某電網(wǎng)公司要對即將使用的一批新的硅橡膠傘裙進(jìn)行老化及壽命與預(yù)估。

● 實驗方案：根據(jù)該地區(qū)的環(huán)境和氣候條件，提出了老化特征指標(biāo)：憎水性下降、硬度增加和抗撕裂強(qiáng)度變差。實驗過程中以上指標(biāo)老化到中期老化特征即為實驗終點。以阿倫尼烏斯公式為基礎(chǔ)建立合適的模型，室內(nèi)老化實驗的的時間推算自然環(huán)境下的壽命。

● 結(jié)論：預(yù)估硅橡膠傘裙的壽命是25年。

● 案件跟進(jìn)：之前一批使用了20年（未出現(xiàn)中期老化），這批替換硅膠傘裙，基本符合要要求。