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预测高分子材料服役寿命服务简介

预测高分子材料服役寿命服务简介

原创
2021-10-22
技术文章
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人类希望掌控命运的探索从未停止,也许预测人类的寿命尚未实现,但预测材料的寿命却已经不是梦想。非但不是梦想,而且已经有很成熟的标准了。

故事要追溯到二次大战时期。不知道大家有没有听说过曼哈顿计划?美国陆军部于1942年6月开始实施利用核裂变反应来研制原子弹的计划,该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家,历时3年,于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸,并按计划制造出两颗实用原子弹。整个工程取得圆满成功。

但这和寿命预测有什么关系?别急,在核武器的研制过程中,发现一些橡胶材质的密封件老化了,有一个部门专门负责核武器系统中非核部分的安全可靠性能,该部门便开展了橡胶材料的长期老化研究,形成了可能是最早的寿命预测的方法,这个传奇的部门便是美国桑迪亚国家实验室的前身。

 

材料寿命预测靠谱吗?

以橡胶为例,橡胶的老化以热老化为主,根据阿累尼乌斯方程,老化速率是与温度呈线性关系的,这就是说时间与温度有了一个简单的数学关系,如果我们在3~4个不同的温度下做热老化测试,时间节点可以选择某项物理性能下降到50%的时间,这样就可作出一条时间与温度的线性图,在这条线上,我们就可找到某温度下对应的时间(即寿命)或在某时间下对应的温度(比如长期使用温度)。

此后,随着新的实验、表征、分析手段的发展以及高分子科学理论的发展,材料的科学寿命预测也从单一粗糙的阿伦尼乌斯方程走向了个性化、精准化。所以高分子材料的寿命预测是有着坚实的科学基础与不断发展的理论模型的。

国际上从上世纪50年代就开始了包括橡胶、塑料等高分子材料服役寿命的研究,之后越来越受重视。早期研发机构集中在一些国家级实验室,随之,通用公司 、3M公司、Rapra、UL等公司也在不断进行深入的技术研究和商业化应用。国外相关数据逐步在发布,研究领域也从橡胶扩展到其他各类高分子材料,影响因素从热延伸到光、湿度、污染等多个因素。

其中不得不提UL为高分子材料寿命预测所做的贡献。UL的黄卡在材料界久负盛名,其中的Relative Thermal Index(RTI)就是材料寿命指数。RTI是材料长期暴露于高温条件中保持特定性能(力学、电学等)的一项指标,用来度量材料的耐热性。UL的工作使得材料寿命预测向商业化应用大大迈进了一步。

SGS从2014年正式开展此项目的商业应用开发,基于此前十余年的数据积累及对材料的深入理解,结合不同产品材料的老化机理,借助多种试验方法表征、分析材料在老化过程中宏观性能、微观结构及组分等的变化,通过科学的数据处理方法、结合材料自然老化的大数据比对分析,推算出材料的服役寿命,而非简单的根据阿累尼乌斯方程计算出数值,却不理会这个数值合理不合理。所以,小编可以很负责任的说,SGS出具的报告是非常靠谱的。

下面我们通过几个问题来具体了解SGS在高分子材料服役寿命预测项目的开展情况。

 

1.SGS可以做什么?

推算材料在特定温度/应力下的使用寿命

我们通过科学的实验,结合国内外已有同类材质的测试经验,选择合适的热老化温度及时间,并在过程中尽量模拟材料在实际使用中所受应力,得出曲线,推算寿命。

 

预测材料能长期应用的最高温度

测试方法同上,只不过是同一曲线的不同应用。

 

探索材料在复杂环境下的使用寿命

并不是所有材料的最敏感老化因素都是热,我们不排除对光、水、臭氧等其他因素的考量,力求精确的得出复杂因素下的材料服役寿命。

 

研究材料的应用表现和老化机理

如果您的材料没有达到预期寿命,那么它为何老化,为何达不到预期,弄清楚机理,才有可能抓住问题的根本,从而加以改进。

 

2.SGS依据的是什么?

标准

塑料

UL 746B / GB 7142 / ISO 2578 / GB/T 7147

ISO 4892-2 / ASTM G155

橡胶

ASTM D573 / ISO 11346 / ISO 23529 / GB 20028

HG/T 3087 / GJB92.1, GJB92.2

电线电缆

SAE AS 22759 / ESA /SCC 3901 / IEC 60216

IEEE 383

绝缘材料

GB/T 11026 IEC 60216 / GB 20631.2

更多……

权威专业期刊、文献著作

 

3.SGS的硬件够吗?

寿命推算用到的最重要的设备是换气烘箱,SGS使用的是经过UL认可的品牌,曾与普通烘箱及某些其他品牌的换气烘箱进行比对测试,事实证明测试效果是完全不同的,现在市面上很多所谓的换气烘箱其实与普通烘箱是一样的,没有换气效果。

除此以外,SGS拥有大量进口光老化设备以及臭氧老化设备,并具备全亚洲最齐全的物理、电学性能测试能力,多种微观形貌分析手段,为全面评估材料寿命提供充分硬件保障。

 

4.SGS核心竞争力是什么?

人才!一定是人才!超强大脑、国内外海量数据库、十余年的老化从业经验、材料专业研发背景、重量级专家顾问,开阔的视野、严谨的作风、专业的服务,这样的一支团队,就是核心竞争力!

本文著作权归SGS所有,商业转载请联系获得正式授权,非商业请注明出处
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