臭氧老化试验箱的工作原理

一、试验目的

臭氧在常温下即可与含不饱和键的高分子材料发生反应，使橡胶、塑料或涂层表面出现裂纹、硬化或失光。臭氧老化试验箱通过人为制造可控的臭氧环境，并配合温度、湿度与机械应变，将这一缓慢过程压缩至几天或几周，用来比较材料或配方的耐臭氧差异。

二、气体路径与臭氧生成

进气

经过滤、干燥的压缩空气或纯氧进入设备，先通过流量调节阀稳压，再进入臭氧发生单元。

臭氧发生

常用无声放电管或紫外灯管，使部分氧分子裂解并重新组合成臭氧。

混合与输送

生成的臭氧与剩余空气在风道内混合，由循环风机均匀送入工作室，保证箱内各处浓度一致。

三、环境控制

温度

加热器和制冷蒸发器置于风道中，传感器将实测温度反馈给控制器，形成闭环调节。

湿度

超声波加湿器或浅盘蒸发方式向气流补充水分，湿度探头实时校正，使湿度保持在设定范围。

应变

试样可固定在静态拉伸架，也可安装在动态往复夹具上，以模拟实际使用中的拉伸或弯曲状态。

四、老化反应机理

臭氧首先在材料表面与碳-碳双键发生加成反应，形成不稳定的臭氧化物；后者迅速分解产生自由基，自由基继续与聚合物链反应，导致分子链断裂并形成微观裂纹。温度和动态应变会加快臭氧扩散与裂纹扩展速度。

五、监测与闭环调节

紫外光度计或电化学探头持续检测工作室内臭氧浓度，信号返回控制器。当实测值偏离设定值时，系统自动调整放电功率或气体流量，使浓度回到目标区间，确保试验条件的稳定性。

六、结束与安全

试验完成后，箱内残余臭氧通过催化分解器或排风管路被还原为氧气，待浓度降到安全水平后，方可开启箱门取件，避免人员暴露。

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