静态臭氧老化试验箱

一、 概述与定义

静态臭氧老化试验箱是一种用于模拟和强化大气中的臭氧条件，对橡胶、塑料、弹性体等非金属材料进行耐臭氧老化性能测试的环境试验设备。

• “静态"的含义：区别于“动态"，在测试过程中，试样被固定在特定的拉伸或弯曲状态下（如伸长5%、10%、20%等），不进行持续的机械运动。这是常用和标准的测试方法。

• 核心目的：评估材料在臭氧环境下的劣化现象，如龟裂、粉化、变色、失光、物理性能下降等，从而预测其在实际使用中的寿命和耐久性。

二、 工作原理

其基本原理是创造一个可控的、稳定的臭氧环境，将样品暴露其中，在规定的时间内观察其变化。

1. 臭氧发生：通过高压放电法或紫外线照射法，将试验箱内的氧气（O?）部分转化为臭氧（O?）。

2. 环境控制：精密温控系统将箱内温度维持在设定值（如40°C ± 2°C），确保测试条件的重复性。

3. 浓度控制：臭氧浓度传感器实时监测箱内臭氧浓度，并通过反馈系统与臭氧发生器联动，自动调节臭氧产量，使浓度稳定在目标值（如50pphm, 100pphm, 200pphm等）。

4. 气体循环：风扇系统使箱内空气和臭氧均匀混合，确保每个角落的浓度和温度一致。

5. 尾气处理：测试结束后或排出的废气，会经过专用的臭氧分解器（如高温热分解或催化剂分解），将有毒的臭氧还原为无害的氧气，再排入大气，确保操作安全和环保。

三、 主要应用领域

该设备广泛应用于各行各业的质量控制、研发和品管部门：

• 橡胶工业：汽车门窗密封条、轮胎、胶管、传送带、电缆绝缘层等。

• 塑料工业：某些特定塑料和改性材料。

• 弹性体：TPE、TPU等。

• 涂料与涂层：评估涂层在臭氧环境下的耐老化性能。

• 科研与检测机构：进行材料基础研究或第三方公正检测。

四、 设备核心组成部分

一台典型的静态臭氧老化试验箱通常包括：

1. 试验箱体：内胆通常采用SUS304不锈钢，耐腐蚀。具有良好的密封和保温性能。

2. 臭氧发生系统：核心部件，通常为无声放电管式臭氧发生器，能产生稳定、可控的臭氧。

3. 温控系统：包括加热器、压缩机（或半导体制冷器）、循环风扇和PT100温度传感器。

4. 臭氧浓度控制系统：包括紫外光度法臭氧浓度传感器（高精度、高稳定性）或半导体传感器，配合控制器进行自动调节。

5. 试样架：用于固定和拉伸试样的装置，通常可调节以适应不同的伸长率要求。

6. 安全保护系统：

• 臭氧泄漏报警

• 超温保护

• 风机过载保护

• 电源短路保护

7. 尾气分解装置：安全环保部件。

五、 关键性能与技术指标

在选购或评估设备时，需关注以下指标：

• 温度范围：常温 ~ +60°C（或更宽）。

• 温度波动度：±0.5°C ~ ±1.0°C。

• 臭氧浓度范围：常见0~500 pphm（或0~1000 ppm，视应用而定）。1 pphm = 0.01 ppm。

• 浓度偏差：≤±10% of set value。

• 试样架数量：根据测试需求确定。

• 内箱尺寸：根据样品大小和数量选择。

• 控制系统：现代设备多采用彩色触摸屏+PLC，可编程、存储多组测试参数，操作简便。

• 符合标准：设备设计必须符合相关国际或国家标准，如：

• GB/T 7762 - 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验

• ISO 1431-1 - Rubber, vulcanized or thermoplastic — Resistance to ozone cracking — Part 1: Static and dynamic strain testing

• ASTM D1149 - Standard Test Methods for Rubber Deterioration—Cracking in an Ozone Controlled Environment

六、 基本操作流程

1. 准备试样：按规定尺寸裁剪样品，并固定在试样架上，拉伸到预定伸长率。

2. 设备预热：开启试验箱，设定目标温度，使其稳定。

3. 设定参数：在控制器上输入测试温度、臭氧浓度、测试时间等参数。

4. 开始测试：将装好试样的试样架放入稳定好的箱内，关闭箱门。启动臭氧发生器，开始计时。

5. 中间观察：可在规定时间点（如24h, 48h, 72h）取出样品，在放大镜下观察表面龟裂情况并记录等级。

6. 结束测试：到达设定时间后，自动关闭臭氧发生器，但继续通风分解残余臭氧。待浓度降至安全水平后，方可打开箱门取出样品。

7. 结果评估：根据标准（如龟裂等级、龟裂程度）对样品进行最终评定。

七、 选购要点

• 明确测试标准：首先确定您需要遵循的国标、ISO或ASTM标准，这将决定设备的关键规格。

• 核心部件品质：重点关注臭氧发生器的类型和寿命，以及臭氧浓度传感器的精度和稳定性（推荐紫外光度法）。

• 均匀性与控制精度：温度和臭氧浓度的均匀性、控制精度是保证测试结果可重复、可对比的关键。

• 安全性与环保：必须确认设备具备完善的臭氧尾气处理功能和安全报警系统。

• 供应商的专业性与售后服务：选择有技术实力、能提供安装、培训和可靠售后服务的供应商。