臭氧老化试验箱的工作原理

　　臭氧老化试验箱的工作原理是在受控的实验室环境下，模拟并加速材料(尤其是橡胶和弹性体)在实际大气环境中遭受臭氧侵蚀而老化的过程。其核心原理可以分解为以下几个关键方面：
 

　　1.  臭氧生成：
 

　　箱内通常配备臭氧发生器。
 

　　最常见的原理是利用电晕放电法或紫外线照射法。
 

　　电晕放电法：向高压电极(如石英管内的金属丝)施加高电压，使其周围空气发生电晕放电。放电过程中，空气中的氧气分子被高能电子轰击分解成氧原子，这些氧原子再与氧气分子结合生成臭氧。
 

　　紫外线照射法：利用特定波长(通常是185nm)的紫外线灯照射空气。紫外线能量足以打断氧气分子的化学键，产生氧原子，进而与氧气分子反应生成臭氧。
 

　　2.  臭氧浓度控制：
 

　　这是试验箱的核心控制参数之一。
 

　　箱内装有臭氧浓度传感器**(通常基于电化学或紫外吸收原理)，持续监测箱内的臭氧浓度。
 

　　控制系统(如PLC或微处理器)将传感器测得的浓度值与用户设定的目标浓度值进行比较。
 

　　通过反馈调节臭氧发生器的输出功率(例如调节高压电源的电压/电流或紫外线灯的强度)或调节进入臭氧发生器的空气流量，来精确维持箱内臭氧浓度在设定值附近稳定。高浓度的臭氧能加速老化过程。
 

　　3. 温度控制：
 

　　温度是影响臭氧老化速率和材料反应的关键因素。温度升高通常会加速化学反应，包括臭氧对材料的攻击。
 

　　试验箱配备加热元件**和**制冷系统**(通常是压缩机制冷)。
 

　　温度传感器(如PT100铂电阻)监测箱内温度。
 

　　控制系统根据设定温度与实测温度的差异，精确控制加热或制冷系统的运行，使箱内温度均匀且稳定在设定值(常见范围如40°C到60°C或更高，根据标准要求)。
 

　　4.  湿度控制(可选，但常用于更严苛或特定标准的测试)：
 

　　某些材料的老化过程也受湿度影响，或者为了模拟湿热环境。
 

　　通过加湿器(如蒸汽加湿、超声波加湿)引入水汽，通过除湿装置(通常利用制冷系统的蒸发器表面冷凝除湿)或引入干燥空气来降低湿度。
 

　　湿度传感器监测箱内相对湿度。
 

　　控制系统调节加湿和除湿动作，将湿度维持在设定值。
 

　　5.  空气循环与均匀性：
 

　　箱内装有循环风扇，强制空气在箱内流动。
 

　　目的是确保**温度、湿度和臭氧浓度在整个测试空间内分布均匀，保证所有试样处于相同的环境条件下，使测试结果具有可比性和重现性。
 

　　6.  试样动态拉伸装置(臭氧老化试验的关键特征)：
 

　　臭氧对橡胶等弹性材料的破坏(主要是臭氧龟裂)通常发生在材料处于拉伸应变状态**下。
 

　　静态测试：试样被固定在一定的拉伸率(如5%， 10%， 20%等)下。试样架设计成能固定并保持试样的伸长状态。
 

　　动态测试(更常见且更严苛)： 试样被安装在可移动的夹具上。通过电机驱动，夹具按照设定的频率、行程和波形(通常是正弦波)进行往复运动，使试样周期性地拉伸和回复。这更真实地模拟了橡胶制品(如轮胎、密封件、减震器等)在实际使用中经历的动态应力状态，显著加速臭氧龟裂的产生和发展。
 

　　7.  测试腔室：
 

　　一个密闭的、内壁光滑(通常为不锈钢)的空间，用于容纳试样和创造可控环境。
 

　　需要具备良好的气密性，防止臭氧泄漏(臭氧有毒且腐蚀性强)和外部空气进入干扰浓度。
 

　　内壁材料需耐臭氧腐蚀。
 

　　总结原理流程：
 

　　1.  用户设定目标臭氧浓度、温度、湿度(如需要)、测试时间、动态拉伸参数(如频率、应变幅度)。
 

　　2.  控制系统启动：
 

　　加热/制冷系统工作，将温度升至设定值并保持。
 

　　加湿/除湿系统工作(如需要)，将湿度调至设定值并保持。
 

　　臭氧发生器启动，开始产生臭氧。
 

　　循环风扇运转，促进环境均匀。
 

　　动态拉伸装置启动(如果进行动态测试)，按设定参数拉伸试样。
 

　　3.  传感器(臭氧、温度、湿度)持续监测箱内环境。
 

　　4.  控制系统实时比较监测值与设定值：
 

　　调节臭氧发生器功率以维持臭氧浓度稳定。
 

　　调节加热/制冷功率以维持温度稳定。
 

　　调节加湿/除湿动作以维持湿度稳定。
 

　　5.  试样在设定的臭氧浓度、温度、湿度及拉伸状态下，持续暴露规定的时间。
 

　　6.  测试结束后，取出试样，评估其性能变化(如观察龟裂情况、检查物理机械性能的变化如拉伸强度、断裂伸长率的下降等)。
 

　　应用目的：
 

　　通过这种加速老化的方式，在相对短的时间内(几天到几周)评估材料(尤其是橡胶、弹性体、部分涂料和塑料)在含臭氧大气环境中的耐臭氧老化性能、抗龟裂能力以及使用寿命预测。这对于汽车工业(密封条、轮胎、软管)、电线电缆、建筑密封材料等行业的产品研发和质量控制至关重要。测试通常遵循国际或国家标准(如ISO 1431, ASTM D1149, ASTM D518, GB/T 7762等)。
 

　　核心原理的核心就是精确、可控、加速地再现臭氧对材料(特别是处于应变状态下的弹性体)的侵蚀作用。