GB/T 7142-2002《塑料長期熱暴露后時間—溫度極限的測定》

GB/T 20028-2005《硫化橡膠或熱塑性橡膠 應用阿累尼烏斯圖推算壽命和最高使用溫度》

GB/T 7142-2002等效采用ISO 2578：1993；GB/T 20028-2005等同采用ISO 11346：1997；ISO 2578和ISO 11346均源于IEC 20216，因此GB/T 7142和GB/T 20028是相互關聯的兩個標準，它們的試驗原理、試驗方法、數據處理方式都是一致的。這兩個標準推算塑料和橡膠壽命的方法都是基于阿累尼烏斯公式。

2.1阿累尼烏斯（Arrhenius）公式

溫度是影響化學反應速率的基本因素之一，溫度越高，反應速率越快。速率常數k與溫度T的函數關系可用阿累尼烏斯公式描述：

<!--[if !msEquation]--><!--[if !vml]--><!--[endif]--><!--[endif]-->                            (1)

式中：A為指前因子；

      Ea為活化能；

      R為氣體常數；

      T為絕對溫度，K。

阿累尼烏斯公式廣泛用于聚合物老化過程的研究，是常用的經驗公式。

2.2  試驗原理

在化學反應中存在一個普遍的事實：溫度升高，化學反應速度加快。在沒有確實的試驗數據的情況下，存在這樣一個經驗公式，范特霍夫規則，即溫度每升高10℃，反應速率增大2-4倍。阿累尼烏斯公式是定量描述反應速率和溫度之間的關系的一個公式：

                      <!--[if !vml]--><!--[endif]-->     （2）

其中k——反應速率常數，min-1；

   A——指前因子，min-1；

   Ea——活化能，J/mol；

   T——熱力學溫度，K。

化學反應關系以式（2）表示：

Fx（t）=k（T）t      （3）

式中Fx（t）——表示反應程度的函數；

     t——反應時間，min。

在不同的反應溫度，以不同的反應速率，不同的反應時間，經相同的反應機理達到相同的反應程度時，其性能一致，且Fx（t）為一定值，把式（2）帶入式（3）以式（4）表示：

                   <!--[if !vml]--><!--[endif]-->    （4）

合并常數項后，以對數式（5）表示：

                      <!--[if !vml]--><!--[endif]-->         （5）

式（5）體現了失效時間與溫度之間的關系，是進行壽命推算的依據。

應用式（5）進行壽命推算有個前提條件：

在研究的溫度范圍內，反應的活化能相同，反應機理不變；在高溫下進行試驗可能導致機理變化，老化曲線發生偏離。因此對試驗溫度應做一些限定：在GB/T 7142-2002中指出在研究范圍內，被試塑料不應發生轉變，特別是一級轉變；GB/T20028-2005中指出外推法通常限制在最終數據點的30-40℃內，如果需要獲得更長的外推直線，應考慮結果的不確定因素；同時限定了在最高試驗溫度下性能達到臨界值的時間不少于100h的規定。

高分子材料在貯存條件下主要發生熱氧老化。熱的作用將加速高分子材料的交聯、降解等化學變化，宏觀表現出物理機械性能的改變，某些性能與老化時間呈單一變化，如：拉伸強度、扯斷伸長率等。按照性能與老化時間關系的經驗式，可求得性能變化速率常數（k）。在一定溫度范圍內，速率常數與熱力學溫度（絕對溫度）的關系一般符合阿累尼烏斯（Arrhenius）方程。對試驗數據統計計算，可預測室溫下的貯存性能。

2.3臨界值

預先選定的試驗性能原始值的一個百分數，達到該值時，終止老化試驗。通常以50%的性能保持率為臨界值。如果老化后要求性能保持某一最小值，經有關方面協商，可選用該最小值作為臨界值。

廣州老化所/化學工業合成材料老化質量監督檢驗中心

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