聚氯乙烯混合料專用試驗方法中的熱穩定性試驗研究

陳玉明

(江蘇省產品質量監督檢驗研究院，江蘇宜興214252)

1 GB/T 2951.32—2008標準方法簡介

選取絕緣或護套三個窄條試樣，長度約20～30mm，總重約(50±5)mg，放于規定的玻璃試管中，置于具有控溫功能的油浴中，選用pH值在1～10的通用試紙，觀察試紙顏色從pH值等于5改變到pH值等于2～3之間所用的時間。通用試紙上的顏色紅色開始出現時，認為已經達到顏色變化點。記錄試驗時間，取三組試驗的平均值為試驗結果，以此來判斷試驗結果通過與否。

根據標準要求，試驗主要涉及到的設備、工具、易耗品有:熱穩定試驗儀，溫度(計)測試設備，電子天平，pH試紙，玻璃試管，游標卡尺，美工刀，橡膠手套等。

本次試驗選用WRI型熱穩定試驗儀，溫場波動度可以控制在±(0.2～0.3)℃;測溫裝置有0.1分度水銀溫度計，高精度多路溫濕度巡測記錄儀LRYB-0232及設備本身自有的測溫裝置;分度值為0.1 mg的RS110電子天平。

為了保證試驗的嚴謹性，我們對試驗過程中容易造成不利影響的一些環節進行排查，如對玻璃試管、美工刀、直尺、手套等進行清洗，并在強迫通風烘箱(80℃)中進行烘干。熱穩定試驗儀油槽清洗，有助于加熱時甘油(硅油)能進行良好的熱交換，減小溫場的波動。同時還配制了pH值為5.0、4.5、4.0、3.0、2.5等幾種標準溶液來對pH試紙的酸度感應進行滴定，對照比色卡，保證通用試紙感應質量。

2 試驗過程

2.1 溫場及溫場波動度驗證

由于本試驗對溫場以及溫場波動度要求非常高，我們按照離油浴中心點不同距離位置選取了四個測溫點，如圖1所示。開機后一般需要2 h左右升溫至預先設定的溫度200℃，穩定2 h后，讀出并打印出溫度巡測記錄儀的溫度數據。溫度恒定后在相當長的一段時間內測試其各個點(A、B、C、D)的變化，監測整個油浴的溫場及溫度波動情況。

在溫度恒定后2 h內A、B、C、D點的溫度波動情況如圖2所示。

從圖2中可以看出油浴中A、B、C、D溫場的變化幅度最大為－0.35～0.3℃，滿足標準要求的(200±0.5)℃，各個測溫監控點的變化規律也呈現較好的一致性。

2.2 試驗

按照標準要求制備樣品，同時監控試驗過程中溫場變化情況，如圖3所示。

圖1 測溫探頭分布情況

圖2 溫度恒定2 h內各點溫度波動情況

圖3 試驗過程溫場變化情況

從圖3可得知，試驗過程中溫度變化滿足標準要求。試驗結果見表1。

表1 試驗結果

從試驗數據可以得出試驗結果值為147 min，低于產品標準要求的180 min，為不合格產品。

通過以往的比對數據分析，熱穩定試驗數據離散的可能性是比較大的。但對于同組的三個試樣在同一試驗人員的操作下，三個數據值相對集中的，偏差一般會在5 min內。2006年中國質量認證中心組織了一次該項目的能力驗證試驗，從次年的能力驗證報告中可以看出全國各個檢驗機構的數據離散度是比較大的，不同的機構之間對于結果的判定存在完全相悖的結論，究其原因何在?主要是試驗系統存在著諸多的環節，試驗的嚴謹性、規范性需要統一。此外，試驗數據的人為主觀判斷也存在一定的影響。

3 試驗過程要點剖析

本文第1、2章節主要對試驗方法和試驗過程進行了介紹，熱穩定性試驗相比線纜其他一些僅靠測試儀器試驗項目而言，試驗經驗和操作的規范性非常重要。在試驗中的關鍵環節若出現偏差，試驗結果的準確性將很難保證。根據我們多年的檢驗經歷，在試驗過程中特別要關注以下幾個方面的問題。

3.1 溫場

熱穩定試驗主要考核材料的熱化學穩定性能，溫場對該試驗的準確性起決定性影響。通過大量的試驗我們發現:當溫度設定在198℃時，與200℃，202℃差別較大;如果以200℃作為標準，198℃時熱穩定時間大約要比200℃長10 min左右;202℃時熱穩定時間比200℃時的時間快近20 min。試驗數據如表2所示。

表2 不同溫度點下熱穩定時間

這說明:一方面，熱穩定時間的長短由材料本身的屬性決定;另一方面，溫度對試驗結果的影響是關鍵的。首先必須要有比較均衡的溫場加熱和控制裝置，同時還必須有精確的溫場測量設備，試驗過程中必須對溫場變化進行監控。

我國已經有比較成熟的應用于電線電纜產品和原材料的熱穩定試驗設備。這些試驗設備大都采用脈沖式加熱電流，開放式的油浴加熱環境，環境溫度變化對油浴溫場波動也有影響。環境溫度較高時，油浴波動溫度較小;環境溫度較低時，油浴的波動溫度較大。

油浴容器可采用雙層真空玻璃杯的形式，能較好地減少油浴與外界自然環境的熱交換，降低試驗過程中溫場波動性。

3.2 pH試紙

在試驗過程中，特別是長時間的熱穩定試驗，試紙在高溫狀態下可能會被烘烤而失效。在試驗過程中要將感應有效的pH試紙置于玻璃試管口查看顏色是否變化，與玻璃試管內的pH試紙進行比對，以確保pH試紙在試驗期間有效，避免由于通用試紙失效造成時間讀數的延長。

3.3 pH試紙變色界定

標準中雖然對判斷顏色變化有明確的表述:當對應于pH值等于2～3之間的通用試紙上的紅顏色開始出現，則應認為已達到顏色變化點了。pH試紙顏色變化點的掌握較困難，特別是長時間的熱穩定試驗，顏色變化比較緩慢，變化點的顏色不易區分。隨之帶來的數據主觀性較大，對不同的試驗人員很有可能讀出的數據相差較大，需要對試驗人員進行培訓，制定相應的判定規程，統一評判的尺度。

［1］GB/T 2951—2008 電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法［S］.