材料環(huán)境老化的原因分析

　　材料環(huán)境老化的原因分析，由于材料本身分子結構存在一些弱點，在環(huán)境（光、熱、雨水和氧氣等）因素作用下，不可避免地會產(chǎn)生老化現(xiàn)象。材料大氣腐蝕效應主要由各種環(huán)境因素共同、協(xié)同或交互作用決定。這些環(huán)境因素可分為決定性因素和加速性因素。對于不同的材料其環(huán)境因素各不相同。接下來就對不同材料老化原因進行了分析。

　　一、相對濕度
　　相對濕度是影響金屬大氣腐蝕的zui主要因素之一。在金屬大氣腐蝕過程中，大氣中水分在金屬表面凝聚而生成水膜和氧氣通過水膜進入金屬表面是發(fā)生大氣腐蝕的基本條件，水膜的形成與大氣中的相對濕度相關。不同物質(zhì)或不同物質(zhì)的不同表面狀態(tài)對于水分子的吸附能力不同，物體表面形成水膜與物體本身特性有著密切的關系。當空氣中相對濕度達到臨界值時，水分在金屬表面形成水膜，從而促進電化學過程的發(fā)展，腐蝕速度迅速增加，這時的相對濕度稱為金屬臨界相對濕度。常用金屬大氣腐蝕的臨界相對濕度分別為：鋼鐵65%，鋅70%，銅60%，鎳70%，鋁76%。金屬的臨界相對濕度因金屬表面狀態(tài)不同而不同，金屬表面越粗糙，臨界相對濕度也越低。所以金屬表面上沾有易于吸潮的鹽類或灰塵等，其臨界值也會降低。另外，空氣中的相對濕度還影響金屬表面水膜的厚度和干濕交替的頻率。
　　如前所述，大氣中相對濕度的高低，對裝藥的吸濕、分解、變質(zhì)具有重要影響；另外，對塑料老化的速度亦有一定的影響。一般說來，相對濕度大，易于引起材料的加速老化。

　　二、氣溫
　　大氣溫度及變化是影響大氣腐蝕的重要因素。因為它影響金屬表面水蒸氣的凝聚，水膜中各種腐蝕氣體和鹽類的溶解度、水膜的電阻，腐蝕電解池中陰、陽極過程的反應速度。溫度的影響應與大氣相對濕度綜合起來考慮。當相對濕度低于金屬臨界相對濕度時，溫度對大氣腐蝕的影響很小，無論氣溫多高，在干燥環(huán)境下金屬腐蝕輕微。但當相對濕度達到金屬臨界相對濕度時，溫度的影響就十分明顯。按一般化學反應，溫度每升高10℃，反應速度升高2倍。
　　大氣環(huán)境中的氣溫并不高，但是在大氣環(huán)境中由于同時有光、氧等因素的參與和配合，這時，熱的因素對高分子材料的老化就起加速作用，氣溫越高，加速作用越大。此外，大氣的氣溫會隨地區(qū)和季節(jié)的變化而變化，日夜之間也有溫差，這種冷熱交替的作用對某些高分子材料的老化也會產(chǎn)生一定的影響。

　　材料環(huán)境老化的原因分析
　　三、日照時間
　　日照時間對于高分子材料和涂層的大氣腐蝕（老化）關系較為密切。日照時間越長，高分子材料老化速度越快。陽光中的紫外線雖然量很少，但光能量卻很大，它對許多高分子材料的破壞性很大，是引起高分子材料老化zui主要的因素；紅外線對高分子材料老化亦起重要影響，因為材料吸收紅外線后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能夠加速材料的老化；可見光對材料的老化也有影響，因為在一定條件下，可見光同樣能夠引發(fā)某些高聚物降解以及對含有顏料的高分子材料起破壞作用。
　　對于金屬材料，日照時間越長，金屬表面水膜消失越快，降低表面潤濕時間，反而會使腐蝕總量減少。

　　四、氧和臭氧
　　氧能和許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應。鋼鐵的銹蝕就是鐵與氧發(fā)生氧化反應的結果。高分子材料的老化，實際上也是在熱參與下或者在光的引發(fā)下進行的氧化反應，或者是兩者兼有之的氧化反應的過程。
　　臭氧對高聚物的作用同氧一樣，主要是起氧化反應。例如，對不飽和橡膠，大多數(shù)臭氧均與雙鍵結合，生成臭氧化物，這種臭氧化物很不穩(wěn)定，重排為異臭氧化物，使分子鏈斷裂。試驗表明：臭氧作用于受應力變形的橡膠，使分子鏈斷裂，出現(xiàn)與應力作用方向垂直的裂紋，稱為“臭氧龜裂”；作用于不變形的橡膠，則僅表面生成氧化膜而不龜裂。臭氧的化學活性比氧高得多，因而破壞性也比氧大。

　　五、降雨
　　降雨對金屬的大氣腐蝕具有兩種主要影響：一方面由于降雨增大了大氣中的相對濕度，使金屬表面變濕，加速了金屬大氣腐蝕過程；但另一方面，因降雨能沖洗掉金屬表面的污染物和灰塵，減少了液膜的腐蝕性而減緩腐蝕過程，這在海洋大氣環(huán)境中極為明顯。另外，由于大氣中的雨水溶解了空氣中的污染物，如S02、Cl-等，能促進腐蝕進程。我國酸雨地區(qū)雨水的pH值小（zui低值僅有3.5），腐蝕嚴重。
　　對于高分子材料，降雨能將材料的表面灰塵沖洗掉，使其受大陽光照射更充分，從而有利于光老化的進行。雨水，特別是凝露形成的水膜，能夠滲入材料的內(nèi)部，使高分子材料體系內(nèi)某些水溶性物質(zhì)、增塑劑和含親水基團的物質(zhì)被水所溶解、抽提或吸收，從而逐步改變材料的物料組成和比例，加速材料老化。水是引起油漆涂層起泡的根本原因。

　　六、風向和風速
　　在污染環(huán)境中，風向影響污染物的傳播，直接關系到腐蝕速度。風向隨季節(jié)的不同而有所變化，在判別腐蝕因素作用時應加以注意。風速對表面液膜的干濕交替頻率有一定影響，在風沙環(huán)境中風速過大對金屬表面的磨蝕能起到一定的作用。

　　七、降塵
　　固體塵粒對腐蝕的影響，一般有三種情況：塵粒本身具有可溶性和腐蝕性，當溶解于液膜中時成為腐蝕性介質(zhì)，增加腐蝕速度；塵粒本身無腐蝕性，也不溶解，但能吸附腐蝕性物質(zhì)，當溶解在水膜中時，促進腐蝕過程；本身無腐蝕性和吸附性，但落在金屬表面上可能使沙粒與金屬表面間形成縫隙，易于水分凝聚，甚至發(fā)生局部腐蝕。
　　這七大因素我們在環(huán)境試驗設備領域就衍生了高低溫濕熱試驗箱、紫外老化試驗箱、氙燈老化試驗箱、臭氧老化試驗箱、淋雨試驗箱、沙塵試驗箱、霉菌試驗箱等設備。

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