濕熱老化
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2020-10-20
濕熱老化的實例教程
01、 定制試驗方案
結合客戶需求，推薦采用失效環境模擬對樣品進行老化、然后分析對比老化前后的性能，包括宏觀性能檢查和微觀結構分析。而對于在試驗過程中出現PCB組件結構件的失效采用成分分析。最終協助客戶評估該PCB板組件的整體電性能穩定性。
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2、
結果分析
經過濕熱老化和冷熱沖擊實驗，我們發現PCB板組件在冷熱沖擊老化前后宏觀性能檢查通過，微觀結構形貌分析通過；然而濕熱老化后PCB板雖然宏觀性能亮燈檢查通過，但是其組件塑料蓋部分和PCB板部分均出現變形和氣泡等失效現象。然后我們通過光譜、熱分析、色譜、質譜等試驗方法對失效件進行成分分析發現樣品主要材料為PC/ABS，并含有大量的雙酚A低分子物質，其玻璃化和熔點偏低，熱失重曲線只發現ABS的分解溫度，未發現PC的分解溫度，并且發現失效件含有較多易遷移的增塑劑，穩定劑含量較低。
因此最終判定樣品失效可能主要是由于材料本身配方問題。
展開 由此可認為，ABS 樹脂在熱老化過程中，變色程度不僅受 ABS 樹脂本身黃化影響，而且樹脂中含有的金屬離子雜質可能也會影響其變色。
圖 6 不同 ABS 樹脂受熱老化的顏色變化
2.2.4 濕熱老化
結果與熱老化基本一致，也是本體法 ABS 樹脂耐濕熱老化優于乳液法 ABS 樹脂，且不同本體法 ABS 樹脂的變色差異不明顯而不同乳液法 ABS 樹脂的變色差異大。
圖 7 不同 ABS 樹脂受濕熱老化的顏色變化
2.3 ABS 樹脂在不同老化條件下的比較
對比圖 2(a) 和圖 4(a)、圖 3(a) 和圖 5(a) 可知，無論是乳液法 ABS 樹脂還是本體法 ABS 樹脂，經戶外暴曬和氙燈老化，其顏色變化趨勢都是初期先增大再減小，之后持續增大的過程。這預示著自然暴曬和氙燈老化具有一定的相關性。
對比兩者變色程度，可以發現氙燈老化使 ABS 樹脂在較短時間內快速變色，而戶外暴曬則只能使其緩慢地變色。如果能找到兩者的相關性，則可使用氙燈老化來近似替代戶外老化，就不用通過長期的戶外暴曬試驗來評價材料的耐候性，從而極大地縮短耐候產品的開發周期。以色差為評價指標，對比乳液法 ABS 樹脂和本體法 ABS 樹脂的戶外暴曬和氙燈老化色差數據，可以發現，對于本體法 ABS 樹脂，氙燈老化 28 天的色差變化近似相當于在廣州戶外暴曬 90 天所產出的色差，而對于乳液法 ABS 樹脂，氙燈老化 35 天反映了廣州戶外暴曬約 90 天的色差變化。
從圖 6(a) 和圖 7(a) 可以看出，ABS 樹脂在無紫外光照射條件而僅受熱氧、濕熱作用下的變色較弱。結合戶外和氙燈老化的變色可知，ABS 樹脂在有紫外光照射時變色非常快速。所以，光照是 ABS 樹脂在戶外變色的主要原因。
展開 三、熱老化
主要參考標準：GB/T 7141、ASTM D3045、JIS K 6257等。
熱老化箱具有程序設定功能，可以通過程序設定溫度變化，適合各種產品熱老化的需要。
主要應用范圍：各種產品耐熱老化測試，如PCB板、電器中絕緣橡膠、長壽命需求產品（如斜拉索大橋用外套料，使用年限要20年以上）等，考察材料隨著使用時間的推移，產品性能的變化狀況，考察產品使用的可靠性。
四、濕熱老化
主要參考標準：通用標準有GB/T 15905、GB/T 2573等。
另外還可以根據不同的產品標準、企業標準設定濕度、溫度的變化曲線，適合各種復雜的濕熱老化測試。產品使用過程中，容易受到溫度和濕度的雙重影響，對于一些對水敏感的材料，如PET、PBT等，需要進行濕熱老化測試，以評定是否適合在潮濕的環境下長期使用。
五、鹽霧老化
主要參考標準： GB/T 10125、GB/T 12000、ASTM D117 、JIS Z 2371等
標準進行中性鹽霧、酸性鹽霧、銅離子加速鹽霧測試。主要用于模擬大氣中的溶解于水蒸汽中的氯化鈉對涂層、鍍層等保護程以及金屬地材的腐蝕作用，尤其是沿海地區及內陸鹽湖周邊地區，空氣中鹽分較高，產品很容易受到鹽霧腐蝕。主要適用產品：各類涂料，如建筑外墻涂料、船用涂料、貨柜用涂料等，各類鍍層。
六、臭氧老化
主要參考標準：GB/T 7762、GB/T 24134、GB/T 13642、HG/T 2869、JIS K 6259、ASTM D 1149。主要考察橡膠耐臭氧性能（橡膠中含有大量雙鍵，容易受到臭氧攻擊，尤其是在動態使用或者是拉伸時，臭氧對橡膠的破壞更加嚴重），也可以考察TPU、EPDM等新型彈性體的抗臭氧性能。
展開 4.采用高溫老化、濕熱老化以及高低溫老化試驗來模擬長時間使用后，導熱系數基本不變，說明導熱硅膠墊在長時間使用過程中導熱系數基本不變，即可認定為導熱硅膠墊的導熱性能滿足長時間使用需求。
▎相關測試標準：
GB/T 7141 塑料老化試驗方法
GB/T 3512 硫化橡膠或熱塑性橡膠 加熱老化和耐熱試驗
ASTM D5510 Heat Aging of Oxidatively Degradable Plastics
JIS K 6257 硫化橡膠和熱塑性橡膠 熱老化性能測定
2.溫濕老化試驗
在大氣環境下，溫度（熱）和濕度（水分）都會導致高分子材料的老化。濕熱老化試驗通過模擬溫度和濕度環境對高分子材料進行加速老化，以評估材料在應用過程中的耐溫度和濕度的老化性能。
▎測試儀器：
濕熱老化試驗箱
▎適用產品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。
▎樣品要求:
試驗樣品應在不包裝、不通電、準備使用狀態或按有關標準的其他規定放入試驗箱中。如沒有規定特定的安裝架，那么安裝架的熱傳導應盡可能低，使得實際上對所有的試驗樣品都是絕熱的。
▎相關測試標準：
GB/T 2423.3：試驗Cab: 恒定濕熱試驗
GB/T 2423.4：試驗Db: 交變濕熱試驗
GB/T 15905 硫化橡膠濕熱老化試驗方法
GB/T 2573 玻璃纖維增強塑料老化性能試驗方法
ASTM D2126 Response of Rigid Cellular Plastics to Thermal and Humid Aging
3.臭氧老化試驗
臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，特別是對含雙鍵的橡膠材料，有極強的破壞能力。
臭氧老化的試驗方法，就是將橡膠試樣在靜態或動態應變條件下置于含一定濃度的臭氧和溫、濕度的環境中曝露，觀測試樣性狀的變化，以評價橡膠的耐臭氧老化性能，并以此為依據制定積極的防護措施。
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濕熱老化的最新內容
對于新能源汽車而言，高壓大電流與高頻信號并存，電氣測試必須做到精準量化：
? 絕緣電阻（防漏電）： 采用DC 500V進行測試，常態下線間及線地電阻需≥100MΩ；濕熱環境老化后必須≥5MΩ。絕緣不達標，在高壓系統中極易引發嚴重的短路及熱失控。
測試項目包括理化性能（粘度、固含量）、力學與粘接性能（拉伸剪切強度、剝離強度）、耐久性（高低溫、濕熱、紫外老化）及成分與熱學分析等。服務領域廣泛，涵蓋電子電器、汽車制造、新能源、航空航天、建材封裝等多個行業，針對金屬、塑料、復合材料等不同基材的粘接需求，提供精準測試與一站式技術支持。
濕熱老化測試： 驗證屏幕在高溫高濕環境下的防潮、防霧和抗老化能力。
機械振動與沖擊測試： 模擬車輛行駛在顛簸路面時的振動和意外沖擊，確保屏幕內部結構、連接器和焊點牢固。
耐刮擦與硬度測試： 測試屏幕表面涂層的抗刮擦能力（如鉛筆硬度），確保在日常使用中不易留下劃痕。
4.
圖 6 不同 ABS 樹脂受熱老化的顏色變化
2.2.4 濕熱老化
結果與熱老化基本一致，也是本體法 ABS 樹脂耐濕熱老化優于乳液法 ABS 樹脂，且不同本體法 ABS 樹脂的變色差異不明顯而不同乳液法 ABS 樹脂的變色差異大。
濕熱老化試驗通過模擬溫度和濕度環境對高分子材料進行加速老化，以評估材料在應用過程中的耐溫度和濕度的老化性能。
▎測試儀器：
濕熱老化試驗箱
▎適用產品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。
▎樣品要求:
試驗樣品應在不包裝、不通電、準備使用狀態或按有關標準的其他規定放入試驗箱中。
從老化可靠性角度出發，濕熱老化是導致復合材料失效的重要原因之一，濕熱老化過程的實質是吸濕、溫度和應力三者耦合作用下導致的降質退化過程，退化主要發生在基體樹脂、纖維、纖維/基體間界面上。水分子在復合材料中擴散的先后順序是：（1）水分子擴散至基體中；（2）水進入基體中，逐漸達到纖維/基體界面，界面產生“毛細作用”，擴散速度加快并擴散至材料內部；（3）擴散至材料內部的水分儲存在試樣內部的缺陷中，如孔洞。
綜上所述，用高溫老化、濕熱老化以及高低溫老化來模擬長時間使用后導熱硅膠墊的性能變化情況，從測試結果發現：高低溫老化、濕熱老化、高溫老化試驗后導熱系數分別減少0.018、0.026、0.006 Ｗ/（ｍ·Ｋ），變化率為1.16％、1.68％、0.39％，說明導熱硅膠墊在長時間使用過程中導熱系數基本不變。
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2、
結果分析
經過濕熱老化和冷熱沖擊實驗，我們發現PCB板組件在冷熱沖擊老化前后宏觀性能檢查通過，微觀結構形貌分析通過；然而濕熱老化后PCB板雖然宏觀性能亮燈檢查通過，但是其組件塑料蓋部分和PCB板部分均出現變形和氣泡等失效現象。
橡膠的耐老化性能可通過自然老化和人工加速老化試驗（熱老化、濕熱老化、臭氧老化等）測定。
因此，在裝船運輸之前，有必要考慮進行耐濕熱老化試驗，模擬集裝箱內高熱、高濕環境，在70℃、95％相對濕度的條件下，進行 48h 試驗后觀察外觀、顏色變化。
