聚氯乙烯混合料專(zhuān)用試驗(yàn)方法中的熱穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

陳玉明

(江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇宜興214252)

1 GB/T 2951.32—2008標(biāo)準(zhǔn)方法簡(jiǎn)介

選取絕緣或護(hù)套三個(gè)窄條試樣，長(zhǎng)度約20～30mm，總重約(50±5)mg，放于規(guī)定的玻璃試管中，置于具有控溫功能的油浴中，選用pH值在1～10的通用試紙，觀察試紙顏色從pH值等于5改變到pH值等于2～3之間所用的時(shí)間。通用試紙上的顏色紅色開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到顏色變化點(diǎn)。記錄試驗(yàn)時(shí)間，取三組試驗(yàn)的平均值為試驗(yàn)結(jié)果，以此來(lái)判斷試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)與否。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)主要涉及到的設(shè)備、工具、易耗品有:熱穩(wěn)定試驗(yàn)儀，溫度(計(jì))測(cè)試設(shè)備，電子天平，pH試紙，玻璃試管，游標(biāo)卡尺，美工刀，橡膠手套等。

本次試驗(yàn)選用WRI型熱穩(wěn)定試驗(yàn)儀，溫場(chǎng)波動(dòng)度可以控制在±(0.2～0.3)℃;測(cè)溫裝置有0.1分度水銀溫度計(jì)，高精度多路溫濕度巡測(cè)記錄儀LRYB-0232及設(shè)備本身自有的測(cè)溫裝置;分度值為0.1 mg的RS110電子天平。

為了保證試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，我們對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中容易造成不利影響的一些環(huán)節(jié)進(jìn)行排查，如對(duì)玻璃試管、美工刀、直尺、手套等進(jìn)行清洗，并在強(qiáng)迫通風(fēng)烘箱(80℃)中進(jìn)行烘干。熱穩(wěn)定試驗(yàn)儀油槽清洗，有助于加熱時(shí)甘油(硅油)能進(jìn)行良好的熱交換，減小溫場(chǎng)的波動(dòng)。同時(shí)還配制了pH值為5.0、4.5、4.0、3.0、2.5等幾種標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)對(duì)pH試紙的酸度感應(yīng)進(jìn)行滴定，對(duì)照比色卡，保證通用試紙感應(yīng)質(zhì)量。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 溫場(chǎng)及溫場(chǎng)波動(dòng)度驗(yàn)證

由于本試驗(yàn)對(duì)溫場(chǎng)以及溫場(chǎng)波動(dòng)度要求非常高，我們按照離油浴中心點(diǎn)不同距離位置選取了四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，如圖1所示。開(kāi)機(jī)后一般需要2 h左右升溫至預(yù)先設(shè)定的溫度200℃，穩(wěn)定2 h后，讀出并打印出溫度巡測(cè)記錄儀的溫度數(shù)據(jù)。溫度恒定后在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)測(cè)試其各個(gè)點(diǎn)(A、B、C、D)的變化，監(jiān)測(cè)整個(gè)油浴的溫場(chǎng)及溫度波動(dòng)情況。

在溫度恒定后2 h內(nèi)A、B、C、D點(diǎn)的溫度波動(dòng)情況如圖2所示。

從圖2中可以看出油浴中A、B、C、D溫場(chǎng)的變化幅度最大為－0.35～0.3℃，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的(200±0.5)℃，各個(gè)測(cè)溫監(jiān)控點(diǎn)的變化規(guī)律也呈現(xiàn)較好的一致性。

2.2 試驗(yàn)

按照標(biāo)準(zhǔn)要求制備樣品，同時(shí)監(jiān)控試驗(yàn)過(guò)程中溫場(chǎng)變化情況，如圖3所示。

圖1 測(cè)溫探頭分布情況

圖2 溫度恒定2 h內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)情況

圖3 試驗(yàn)過(guò)程溫場(chǎng)變化情況

從圖3可得知，試驗(yàn)過(guò)程中溫度變化滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出試驗(yàn)結(jié)果值為147 min，低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的180 min，為不合格產(chǎn)品。

通過(guò)以往的比對(duì)數(shù)據(jù)分析，熱穩(wěn)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散的可能性是比較大的。但對(duì)于同組的三個(gè)試樣在同一試驗(yàn)人員的操作下，三個(gè)數(shù)據(jù)值相對(duì)集中的，偏差一般會(huì)在5 min內(nèi)。2006年中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心組織了一次該項(xiàng)目的能力驗(yàn)證試驗(yàn)，從次年的能力驗(yàn)證報(bào)告中可以看出全國(guó)各個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)離散度是比較大的，不同的機(jī)構(gòu)之間對(duì)于結(jié)果的判定存在完全相悖的結(jié)論，究其原因何在?主要是試驗(yàn)系統(tǒng)存在著諸多的環(huán)節(jié)，試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性需要統(tǒng)一。此外，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的人為主觀判斷也存在一定的影響。

3 試驗(yàn)過(guò)程要點(diǎn)剖析

本文第1、2章節(jié)主要對(duì)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了介紹，熱穩(wěn)定性試驗(yàn)相比線(xiàn)纜其他一些僅靠測(cè)試儀器試驗(yàn)項(xiàng)目而言，試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和操作的規(guī)范性非常重要。在試驗(yàn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)若出現(xiàn)偏差，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性將很難保證。根據(jù)我們多年的檢驗(yàn)經(jīng)歷，在試驗(yàn)過(guò)程中特別要關(guān)注以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

3.1 溫場(chǎng)

熱穩(wěn)定試驗(yàn)主要考核材料的熱化學(xué)穩(wěn)定性能，溫場(chǎng)對(duì)該試驗(yàn)的準(zhǔn)確性起決定性影響。通過(guò)大量的試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn):當(dāng)溫度設(shè)定在198℃時(shí)，與200℃，202℃差別較大;如果以200℃作為標(biāo)準(zhǔn)，198℃時(shí)熱穩(wěn)定時(shí)間大約要比200℃長(zhǎng)10 min左右;202℃時(shí)熱穩(wěn)定時(shí)間比200℃時(shí)的時(shí)間快近20 min。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 不同溫度點(diǎn)下熱穩(wěn)定時(shí)間

這說(shuō)明:一方面，熱穩(wěn)定時(shí)間的長(zhǎng)短由材料本身的屬性決定;另一方面，溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響是關(guān)鍵的。首先必須要有比較均衡的溫場(chǎng)加熱和控制裝置，同時(shí)還必須有精確的溫場(chǎng)測(cè)量設(shè)備，試驗(yàn)過(guò)程中必須對(duì)溫場(chǎng)變化進(jìn)行監(jiān)控。

我國(guó)已經(jīng)有比較成熟的應(yīng)用于電線(xiàn)電纜產(chǎn)品和原材料的熱穩(wěn)定試驗(yàn)設(shè)備。這些試驗(yàn)設(shè)備大都采用脈沖式加熱電流，開(kāi)放式的油浴加熱環(huán)境，環(huán)境溫度變化對(duì)油浴溫場(chǎng)波動(dòng)也有影響。環(huán)境溫度較高時(shí)，油浴波動(dòng)溫度較小;環(huán)境溫度較低時(shí)，油浴的波動(dòng)溫度較大。

油浴容器可采用雙層真空玻璃杯的形式，能較好地減少油浴與外界自然環(huán)境的熱交換，降低試驗(yàn)過(guò)程中溫場(chǎng)波動(dòng)性。

3.2 pH試紙

在試驗(yàn)過(guò)程中，特別是長(zhǎng)時(shí)間的熱穩(wěn)定試驗(yàn)，試紙?jiān)诟邷貭顟B(tài)下可能會(huì)被烘烤而失效。在試驗(yàn)過(guò)程中要將感應(yīng)有效的pH試紙置于玻璃試管口查看顏色是否變化，與玻璃試管內(nèi)的pH試紙進(jìn)行比對(duì)，以確保pH試紙?jiān)谠囼?yàn)期間有效，避免由于通用試紙失效造成時(shí)間讀數(shù)的延長(zhǎng)。

3.3 pH試紙變色界定

標(biāo)準(zhǔn)中雖然對(duì)判斷顏色變化有明確的表述:當(dāng)對(duì)應(yīng)于pH值等于2～3之間的通用試紙上的紅顏色開(kāi)始出現(xiàn)，則應(yīng)認(rèn)為已達(dá)到顏色變化點(diǎn)了。pH試紙顏色變化點(diǎn)的掌握較困難，特別是長(zhǎng)時(shí)間的熱穩(wěn)定試驗(yàn)，顏色變化比較緩慢，變化點(diǎn)的顏色不易區(qū)分。隨之帶來(lái)的數(shù)據(jù)主觀性較大，對(duì)不同的試驗(yàn)人員很有可能讀出的數(shù)據(jù)相差較大，需要對(duì)試驗(yàn)人員進(jìn)行培訓(xùn)，制定相應(yīng)的判定規(guī)程，統(tǒng)一評(píng)判的尺度。

［1］GB/T 2951—2008 電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法［S］.