2022年2022年聚合物长期性能评价简介 .pdf

聚合物长期性能评价简介(UL746B)王建东（中蓝晨光化工研究院/全国塑料标准化技术委员会，四川成都 610041）摘要：介绍了 UL746B 中有关聚合物长期性能评价标准的基本内容及其相对温度指数的测定方法。关键词：长期性能评价；相对温度指数Introduction of Long-term Property Evaluationsfor Polymeric Materials(UL746B)WANG Jian-dong(National Standardization Technical Committee of Plastics,Chenguang Research Institute of Chemical Industry,China National Blue Star Co.,Chengdu 610041,China)Abstract：The long-term property evaluations for polymeric materials in UL746B,as well as the methods for the determination of the relative thermal index(RTI)for polymeric materials,are introduced in this paper.Keywords：Long-term Property Evaluation;Relative Thermal Index(RTI)随着聚合物材料的广泛应用，尤其是在电气方面的应用，如何对其长期性能进行评价，使之能够满足产品的要求，成为塑料制造商、使用者等等各方面普遍关心的问题。UL746B标准阐述了通过测定材料的相对温度指数对聚合物进行长期性能评价的方法。本文简单介绍一下 UL746B 中有关相对温度指数的测定的基本方法。1 通则1）材料的相对温度指数表明了材料在高温下长时间保持特殊性能的能力（物理、电性能等）。它是对材料热稳定性的测量。对每一种材料，可有许多相对温度指数，每个指数与其性能和材料厚度相关。2）测定材料的相对温度指数，其基本原理在电子和电气工程协会规范中有规定，No.1电气设备评级温度极限通则；No.98电气绝缘材料热评价试验程序准备指南；No.101热寿命试验数据统计分析指南。3）材料的相对温度指数可由材料长期热老化数据评价的程序以及是通过大量实际知识（热历史）获得。相对温度指数也可由其他试验程序、材料在绝缘体系中长期老化试验的知识获得。4）在特殊温度下经过证明可使用的一种材料，通过其老化性能与另一种未经证明可用的材料老化性能的比较可用来估计第二种材料的温度指数水平是否可以接受。5）相对温度指数的另一个解释是在最高温度下材料在合理的时间可以保持其性能。这个相对温度指数用于对暴露于电气产品热源材料的评价，这些材料不用于绝缘体系部分及不受降级的影响，它不用于太长或太短的循环工作中。6）相对温度指数应建立在与应用有关的所有性能降级速率的研究基础上。由于材料不同性能的相对降级速率的不同，一种材料可以有多个温度指数。2 基于热历史的相对温度指数根据材料的实际应用、化学结构和在绝缘体系和电气设备的使用性能，可以确定材料一般的温度指数（见表1）。表1 基于实际应用和化学结构所确定的温度指数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -材料ISO命名温度指数/C聚酰胺（6、11、12、66、610、612）PA 65 聚碳酸酯PC 80 聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂PET 75 聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜（0.25mm）PET 105 聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT 75 聚苯醚PPE-PS 65 聚丙烯PP 65 聚醚/105 聚苯硫醚PPS 130 聚酰亚胺薄膜（0.25mm）PI 130 浇铸酚醛PF 150 浇铸三聚氰胺3)4)和浇铸三聚氰胺/酚醛3)4)密度 1.55/130 密度 1.55/150 聚四氟乙烯PTFE 180 聚三氟氯乙烯PCTFE 150 氟化乙烯丙烯FEP 150 脲醛树脂UF 100 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物ABS 60 硅树脂/150 硅橡胶浇铸树脂SIR 150 室温硫化或热固化RTV 105 环氧模压树脂3）4）EP 130 涂覆粉末105 铸造树脂2）9）90 模塑邻苯二甲酸二丙烯130 模塑不饱和聚酯UP（电气用）1055）UP（机械用）130 热致液晶芳香族聚酯LCP 130 木质纤维素60 硬化纸板90 冷模酚醛/三聚氰胺复合物密度 1.55 130 密度 1.55 150 冷模无机（水泥）复合物200 树脂黏合剂环氧、醇酸、聚酯130 酚醛150 有机硅200 3 基于热老化试验的相对温度指数聚合物在不同环境随着时间都会降解，特别是在受热情况下。虽然材料热老化与实际工作情况不同，但热老化行为可作为材料比较的基础。材料热老化性能可通过其在高温下老化，其性能的变化来测定。即以每一温度下的终点时间的对数与热力学温度倒数做图，经回归分析确定。3.1 烘箱热老化烘箱应符合ASTMD5374-93a电气绝缘评价用强制对流试验烘箱标准试验方法以及ASTMD5423-93a 电气绝缘评价用强制对流烘箱标准规范中型烘箱，它主要规定了流动速率、温度设置、温度变动和热滞后时间。通常至少需使用四个烘箱放置试样，其中两个烘箱一直在两个较高温度下工作，其它两个在较低的温度工作。在试验开始阶段，应频繁检查烘箱温度，进一步试验时，检查频率可以减少。3.2 性能试验的选取热老化试验应选取需评价的性能进行试验，所选取的性能应与预期的应用接近。表2列出了一些常用的性能及测试方法。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -表2 性能及试验方法性能试验方法力学性能最大拉伸应力或弯曲强度、拉伸UL746A 冲击、悬臂梁冲击和简支梁冲击UL746A 电性能电气强度UL746A 燃烧性能垂直燃烧UL94 3.3 试验终点的选择通常选择达到某一确定性能水平或性能比初始值下降50%的时间作为终点。3.4 取样程序通常使用固定温度和固定时间取样方法。两种方法都能提供时间-温度-性能值用于建立温度指数等级和温度等级值。材料的所有性能都可使用任一方法进行评价。3.5 试验温度至少应选择四种温度。选择的最低温度应使材料的预期终点时间大约为912个月，另一稍高温度应使材料的预期终点时间大约为6个月，第三个和第四个温度应使材料的预期终点时间分别为 3个月和 2个月（见表 3）。在每一试验温度下，应确定一个循环周期。通常在最高温度时的循环周期是3天，较低温度时是 7天，再低温度时是14天，最低温度时是28天。表3 试验温度的选择试验温度/t1a(最高)t2 t3 T4b(最低)月1 3 6 9-12 小时720 2160 4320 6480-8640 循环周期/天3 7 14 28 注：a)在t1 下终点时间不小于500 h；b)在t4下终点时间不小于5 000 h。3.6 试样试样的尺寸应符合试验方法的规定，通常5个试样为一组。通常需选取已知相对温度指数的参考试样与被测试样按同一程序进行试验，如果数据分散，需使用更多的试样（见表 4）。表4 热老化试验所需试样试验材料试验厚度,mm 试样性能方法ASTM ISO 每组数目初始试验数目所有温度下的数目（组 A和B）UL 仲裁试验数目b总计被测试样拉伸或弯曲强度UL746A 3.2 4.0 5 10 220 60 290 1.6 2.0 5 10 110/120 0.8 1.0 5 10 110/120 拉伸、悬臂或简支梁冲击UL746A 3.2 4.0 5 10 220 60 290 1.6 2.0 5 10 110/120 0.8 1.0 5 10 110/120 电击穿强度UL746A 0.8 5 10 220/230 燃烧（V-2 或更好）UL94 MTa20 20 100 20 140 参考试样拉伸或弯曲强度UL746A 3.2 4.0 5 10 220 60 290 拉伸、悬臂或简支梁冲击UL746A 3.2 4.0 5 10 220 60 290 电击穿强度UL746A 0.8 5 10 220/230 a）MT 代表评价的最小厚度。b)UL仲裁试验时才需要这些试样。3.7 老化程序所有试样在最低试验温度下预调节48 h，以减少短期的热效应。在每一试验温度下，都要对连续的循环周期后的试样的性能进行测量。在第三个循环周期后，取出一些试样进行试验，如未达到终点，则重复每三个循环周期进行试验直到终点，当终点确定后，可将延时试样从烘箱中取出进行试验（见表5）。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -表5 老化试验程序循环次数/次烘箱中的试样组测试的试样组0 B、C、D、E、F A（未经老化）1 G/2 H/3 I B 4、5、6/7/C 8、9、10/11/D 12、13、14/15/E 16、17、18/19/F 20/21/G 22/23/H 24/25/I 通过以上程序可获得一系列循环后的性能值，通过这些数据可以建立在4种温度下的性能与时间的关系曲线，用来确定相对温度指数。3.8 分析和评价经过数据收集后，应根据试验温度和寿命对材料进行评价。同时，应提供结果的准确性和重复性以测定其确信度。当进行破坏试验时，建立时间和性能的关系图，从中获得材料性能下降 50%时的时间作为终点时间。以温度和终点时间作图，分别作参考试样和被测试样的图，根据参考试样的相对温度指数所确定的终点时间，确定被测试样的温度，即相对温度指数（见图 1）。图1 温度时间图（举例）（参考试样的相对温度指数是100，以此推出被测试样的相对温度指数是140）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -