絕緣老化后抗張強(qiáng)度與斷裂伸長率檢測

檢測原理
聚氯乙烯（PVC）絕緣材料在熱、氧等環(huán)境因素長期作用下會發(fā)生聚合物分子鏈斷裂、交聯(lián)或增塑劑揮發(fā)等化學(xué)變化，導(dǎo)致機(jī)械性能劣化?？箯垙?qiáng)度反映材料單位截面積承受斷裂拉力的能力，斷裂伸長率表征材料韌性。老化試驗通過加速模擬長期熱效應(yīng)，依據(jù)Arrhenius方程原理，在高于實際使用溫度的特定條件下暴露一定時間，檢測老化前后性能變化率以評估材料耐熱壽命。檢測的科學(xué)依據(jù)在于高分子材料的化學(xué)降解動力學(xué)，通過測定老化后機(jī)械性能保留率來預(yù)測電纜長期使用可靠性。

檢測項目

1. 原始性能檢測：老化前試樣抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率基準(zhǔn)值測定

2. 熱老化試驗：

   • 空氣循環(huán)熱老化：試樣在強(qiáng)制空氣循環(huán)老化箱中暴露

   • 氧化誘導(dǎo)期測試：評估材料抗氧化降解能力

3. 老化后性能檢測：

   • 抗張強(qiáng)度變化率：[(老化后值-老化前值)/老化前值]×

   • 斷裂伸長率變化率：計算方式同抗張強(qiáng)度

   • 老化后性能絕對值：直接測定老化后試樣的機(jī)械性能

4. 附加檢測項目：

   • 熱失重測試：評估增塑劑揮發(fā)和材料分解程度

   • 熱變形測試：測定材料在熱和壓力下的形變特性

檢測范圍
額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜固定布線用無護(hù)套電纜廣泛應(yīng)用于：

• 建筑工程：住宅、商業(yè)樓宇的固定電氣安裝

• 工業(yè)設(shè)施：工廠配電系統(tǒng)、控制線路

• 公共基礎(chǔ)設(shè)施：學(xué)校、醫(yī)院、交通樞紐的固定布線

• 特殊環(huán)境：干燥、潮濕場所（符合相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求）
  檢測需覆蓋不同截面積規(guī)格（如1.5mm²至400mm²）的電纜產(chǎn)品，滿足各行業(yè)對電纜長期安全運(yùn)行的要求。

檢測標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：
GB/T 5023-2008《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜》系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定老化試驗條件為(80±2)℃×168h，性能要求：老化后抗張強(qiáng)度變化率≤±25%，斷裂伸長率變化率≤±25%，且老化后斷裂伸長率小值≥150%。

標(biāo)準(zhǔn)：
IEC 60227系列標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 5023技術(shù)內(nèi)容基本一致
UL 62（美國）對PVC絕緣電纜要求(121±1)℃×168h老化，抗張強(qiáng)度保留率≥65%，伸長率保留率≥65%
EN 50525（歐洲）要求與IEC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致

標(biāo)準(zhǔn)對比分析：
北美體系（UL）采用更高老化溫度(121℃)和性能保留率要求，歐洲與中國體系采用(80℃)中等溫度但強(qiáng)調(diào)變化率控制和絕對值限制。UL標(biāo)準(zhǔn)更關(guān)注材料高溫穩(wěn)定性，IEC/GB標(biāo)準(zhǔn)更注重實際使用溫度下的性能保持。

檢測方法

1. 試樣制備：

   • 從絕緣層上沿電纜軸向制取啞鈴狀試片

   • 試片厚度1.0±0.2mm，寬度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求

   • 每組至少5個有效試樣

2. 熱老化程序：

   • 將試樣自由懸掛于老化箱中部區(qū)域

   • 確?？諝饬魉?.5-1.5m/s，溫度均勻性±2℃

   • 嚴(yán)格控制老化時間，到達(dá)時間后立即取出

3. 機(jī)械性能測試：

   • 老化后試樣在(23±2)℃、濕度(50±5)%環(huán)境下調(diào)節(jié)16h

   • 使用拉力試驗機(jī)，夾頭分離速度250±50mm/min

   • 準(zhǔn)確記錄大拉力和斷裂時標(biāo)線間距

4. 計算與分析：

   • 分別計算老化前后抗張強(qiáng)度(MPa)和斷裂伸長率(%)

   • 按公式計算性能變化率，保留正負(fù)號區(qū)分性能上升或下降

檢測儀器

1. 熱老化試驗箱：

   • 強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，溫控精度±1℃

   • 多段可編程溫度控制，自動記錄溫度曲線

   • 耐腐蝕不銹鋼內(nèi)膽，防試樣污染設(shè)計

2. 拉力試驗機(jī)：

   • 量程0-5kN，精度等級1級或更高

   • 非接觸式或接觸式引伸計，準(zhǔn)確測量變形

   • 自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，直接輸出應(yīng)力-應(yīng)變曲線

3. 試樣制備設(shè)備：

   • 啞鈴形沖片機(jī)，硬度HRC60以上

   • 厚度測量儀，精度0.01mm

   • 標(biāo)準(zhǔn)裁刀，符合GB/T 528標(biāo)準(zhǔn)形狀要求

4. 環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備：

   • 恒溫恒濕箱，溫度范圍10-40℃，濕度控制30%-98%

   • 標(biāo)準(zhǔn)實驗室環(huán)境：(23±2)℃，(50±5)%RH

結(jié)果分析

1. 合格判定：

   • 抗張強(qiáng)度變化率：-25%≤ΔTS≤+25%

   • 斷裂伸長率變化率：-25%ΔEB≤+25%

   • 老化后斷裂伸長率絕對值≥150%

   • 同時滿足變化率范圍和絕對值要求

2. 異常結(jié)果分析：

   • 抗張強(qiáng)度顯著增加伴隨伸長率下降：表明材料過度交聯(lián)

   • 兩者同時大幅下降：聚合物主鏈斷裂或增塑劑嚴(yán)重?fù)p失

   • 數(shù)據(jù)離散度大：材料不均勻或制備過程存在問題

3. 趨勢分析：

   • 繪制性能變化率與老化時間關(guān)系曲線

   • 評估材料老化速率，預(yù)測使用壽命

   • 對比不同批次、配方材料的耐老化性能差異

4. 不確定度評估：

   • 考慮試樣制備、厚度測量、溫度波動、儀器誤差等因素

   • 采用統(tǒng)計方法計算檢測結(jié)果的置信區(qū)間

   • 確保檢測結(jié)果在實驗室間可比性

檢測結(jié)果應(yīng)結(jié)合材料配方、生產(chǎn)工藝和實際使用環(huán)境進(jìn)行綜合評價，為產(chǎn)品改進(jìn)和質(zhì)量控制提供依據(jù)。