高分子材料加快老化测试前的样品预处理要求

高分子材料因轻质、耐腐蚀、易加工等特性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域，但长期暴露在光、热、氧、湿度等环境因素下会发生老化，导致力学性能下降、外观变色甚至失效。加快老化测试（如紫外老化、热氧老化、湿热老化）是快速评估材料耐候性的关键手段，而测试前的样品预处理直接决定了结果的准确性与重复性——若样品存在表面污染、内部应力、尺寸不均或缺陷，会导致老化行为偏离真实情况，误导材料选型与产品设计。因此，规范的预处理流程是确保加快老化测试有效性的核心前提。

样品的代表性选取与基础制备

样品选取需以“覆盖生产全场景”为原则，应从批量产品中按标准随机抽样（如GB/T 10125的简单随机抽样），涵盖不同生产时段、设备参数及关键部位（如注塑件的浇口、熔接线，挤出件的纵向与横向）。例如，汽车保险杠的注塑件，浇口处因分子取向密集，老化速度比其他部位快30%以上，若忽略该部位的样品，会低估材料的老化风险。

样品制备需避免加工损伤：切割哑铃型样条时，应使用专用切割机（如万能制样机），刀具锋利度需保持在HRC55以上，切割速度控制在5mm/s以内，防止摩擦热导致材料熔融或毛边；打磨板材样品时，需用400目-800目细砂纸循序渐进，确保表面粗糙度Ra≤0.8μm——毛边或划痕会成为应力集中点，加速老化过程中的裂纹扩展。

若样品为成品部件（如手机外壳），需保留原始表面状态（如涂层、纹理），不得随意切割或打磨。例如，带有UV固化涂层的ABS外壳，预处理时需完整保留涂层，否则测试结果无法反映涂层对基材的保护作用，失去实际应用参考价值。

表面污染物的针对性清洁

高分子材料表面的污染物（如脱模剂、手汗、灰尘、油脂）会直接阻碍老化介质的接触：脱模剂中的硅酮会形成隔离层，降低紫外线穿透率；手汗中的盐分易引发局部电化学腐蚀；灰尘则会在表面聚集，导致热量不均。这些污染物若未清除，会使老化测试结果偏离真实值20%-50%。

清洁方法需“因材而异”：普通灰尘用干燥压缩空气（压力≤0.3MPa）吹扫；油污或脱模剂用无水乙醇（分析纯）浸泡5-10分钟后，用无尘布轻擦——避免用力摩擦，防止损伤涂层；顽固污染物（如高温硫化硅酮）可用超声波清洗（频率40kHz，温度25-30℃，时间10-15分钟），但需提前验证清洗液是否会导致材料溶胀（如PS材料需避免长时间接触乙醇）。

清洁后需自然晾干（置于无尘环境，温度23℃±2℃），不得用纸巾或毛巾擦拭，防止残留纤维；晾干时间≥2小时，确保表面无液体残留——若样品表面有积水，老化时水分蒸发会导致局部温度波动，影响老化均匀性。

环境状态的标准调节

高分子材料的物理状态（如含水量、内应力）会随储存环境变化，直接影响老化速度：吸湿性材料（如PA6、PC）含水量每增加1%，水解老化速度会加快1.5倍；非吸湿性材料（如PE、PP）若储存温度过高，会产生内应力，导致老化时裂纹提前出现。

调节环境需遵循GB/T 2918的“标准状态”：温度23℃±2℃，相对湿度50%RH±5%；调节时间根据材料类型确定：非吸湿性材料（如PE）≥24小时，吸湿性材料（如PA66）≥48小时，直到样品质量变化率≤0.1%（连续两次称量间隔2小时，质量差≤0.001g）。例如，未调节的PA66样品含水量约2%，调节后降至0.2%，此时水解老化速度更接近实际使用场景。

调节时需避免样品堆叠：应平铺于透气托盘，间距≥10mm，确保空气流通；薄膜样品（厚度≤0.1mm）需用玻璃片压平，防止卷曲——卷曲会导致样品与老化箱光源距离不均，辐照剂量偏差可达15%以上。

尺寸与形状的精准控制

样品尺寸与形状决定了老化过程中的应力分布与介质接触面积，需严格符合测试标准：例如，拉伸老化的哑铃型样条（GB/T 1040类型1），有效长度25mm、宽度4mm、厚度2mm，尺寸偏差≤±0.05mm——若厚度偏差0.1mm，薄区应力会增加50%，导致提前断裂。

尺寸均匀性需用精密工具验证：厚度用千分尺（精度0.001mm）测量3个点（两端+中间），取平均值；宽度用游标卡尺（精度0.01mm）测量有效长度内5个点，确保一致；板材样品需用平面度仪检查，平整度偏差≤0.1mm/m——不平整的样品会与老化箱支架接触不均，局部受热过度。

形状设计需避免尖锐棱角：哑铃型样条的圆弧过渡半径≥2mm（GB/T 1040要求），防止棱角处应力集中；管材样品切割成50mm管段后，端口需打磨成45°倒角，避免毛刺划伤夹具或引发裂纹。

内在缺陷的全面检测与剔除

内在缺陷（如气泡、裂纹、杂质、未熔合）是老化的“加速开关”：气泡内空气受热膨胀会破坏周围结构；金属杂质会催化氧化反应；未熔合区域因分子链结合弱，易率先断裂。这些缺陷若未剔除，会使老化寿命测试值偏低30%-60%。

检测需结合目视与仪器：目视检查在500lux光照下进行，距离30cm，观察表面是否有裂纹、变色；透明材料（如PC、PMMA）用透射光检查内部气泡，直径≥0.5mm的样品需剔除；不透明材料（如PP、ABS）用金相显微镜（≥50倍）观察截面，检查未熔合或杂质。

缺陷判定需“零容忍”：即使缺陷在非有效区域（如样条夹持端），也需剔除——老化过程中缺陷会扩展至有效区域，影响结果。例如，夹持端有裂纹的样条，老化后拉伸测试时，裂纹会延伸至有效长度，导致断裂伸长率测量值偏低20%。

批次一致性的严格保障

批次一致性是测试结果可对比的基础——不同批次的原料或工艺会导致材料结构差异：同一牌号PP，成型温度从180℃升至200℃，结晶度从35%增至40%，耐老化性提高15%；不同批号的PA6，分子量分布宽度从2.5增至3.0，水解老化速度加快25%。

需通过“三一致”保障批次性：原料一致（同一批号，保留出厂检验报告：分子量、熔体流动速率）；工艺一致（记录注塑温度、压力、冷却时间，挤出速度、牵伸比）；后处理一致（如PA66退火温度100℃、时间2小时，避免内应力差异）。

批次信息需详细记录：包括原料批号、成型日期、工艺参数、后处理条件，便于后续追溯。例如，若测试结果异常，可通过批次信息排查是否因原料换批或工艺调整导致，而非材料本身老化性能问题。