深入理解臭氧老化机制：试验箱如何模拟加速材料老化​

一、背景
地面大气中的臭氧会与含不饱和键的高分子材料反应，使橡胶、涂层或塑料出现表面裂纹、硬化或失光。为了在短时间内验证材料耐臭氧性能，实验室通常使用臭氧老化试验箱，通过提高臭氧浓度、控制温湿度并施加机械应变，把自然老化过程压缩到几天或几周。

二、臭氧老化的化学路径

1. 臭氧接触：臭氧分子首先吸附在材料表面。

2. 亲电加成：臭氧与碳-碳双键形成不稳定的初级臭氧化物。

3. 裂解与自由基链反应：臭氧化物分解产生醛、酮及自由基，自由基继续攻击聚合物主链，造成断链或交联。

4. 宏观表现：微观裂纹扩展为可见龟裂，力学性能下降或表面光泽丧失。

三、试验箱如何“加速"

1. 提高臭氧分压
   试验箱将臭氧浓度提升到远高于自然环境水平，使单位时间内撞击材料表面的臭氧分子数目显著增加。

2. 控制温度
   适当升温可加快臭氧扩散和反应速率，但温度上限一般设在材料实际使用温度附近，以减少热氧老化的干扰。

3. 调控湿度
   水分会改变臭氧在材料表层的溶解与扩散行为；试验箱通过加湿单元模拟湿热或干燥工况。

4. 施加机械应变
   裂纹通常在拉伸应力集中处萌生。静态拉伸或动态往复模式使材料保持一定形变，便于观察和记录裂纹萌生过程。

四、试验箱内部流程

1. 气体准备：过滤后的干燥空气或氧气经流量阀稳压后进入臭氧发生器。

2. 臭氧发生：无声放电或紫外照射使部分氧分子转化为臭氧。

3. 均匀混合：循环风机将含臭氧的空气均匀送入工作室，避免死角。

4. 环境维持：温湿度传感器实时反馈，控制器通过加热、制冷和加湿单元进行闭环调节。

5. 实时监测：紫外光度计或电化学探头持续检测臭氧浓度，超标即降低放电功率，不足则提高。

6. 安全排放：试验结束后，残余臭氧通过催化分解器或活性炭吸附，降至安全水平后再开箱。

五、结果与工程对应
试验记录裂纹出现时间、裂纹密度或力学性能保持情况。将这些结果与户外暴露或服役数据进行比对，可建立经验加速因子，为材料寿命评估或配方改进提供参考。

如需进一步讨论臭氧老化试验箱的选型、程序设置或结果解读，欢迎与广东德瑞检测设备有限公司联系。