臭氧老化試驗箱：原理、應用與選型指南

臭氧老化試驗箱是一種模擬臭氧環境對材料進行加速老化測試的專用設備，廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、電線電纜等高分子材料制品的耐候性評估。其通過精確控制臭氧濃度、溫度、濕度等參數，模擬自然環境或極端工況下的臭氧腐蝕效應，為材料研發、質量控制和產品改進提供科學依據。

一、臭氧老化試驗箱的工作原理

臭氧老化試驗箱的核心功能是通過人工模擬臭氧環境，加速材料老化過程。其工作原理主要包括以下環節：

1. 臭氧生成
   采用紫外燈照射法或高壓放電法產生臭氧。紫外燈法通過特定波長的紫外線分解氧氣生成臭氧，具有穩定性高、濃度易控的特點；高壓放電法則通過電暈放電使氧氣分子電離重組，生成臭氧，適用于大濃度范圍的精準調節。

2. 環境控制

   • 臭氧濃度：通過臭氧發生器調節輸出功率，結合傳感器實時監測，確保箱內臭氧濃度在設定范圍內（通常為0~1000pphm）。
   • 溫度控制：采用PID溫控系統，加熱元件與制冷機組協同工作，溫度范圍一般為室溫至80℃，部分設備可達100℃以上。
   • 濕度控制：通過加濕器與水循環系統調節濕度，濕度范圍通常為40%~95% RH，滿足不同標準對濕熱環境的要求。

3. 循環系統
   通過風扇強制循環箱內氣體，確保臭氧分布均勻，避免局部濃度差異影響測試結果。

二、設備結構與關鍵部件

臭氧老化試驗箱由箱體、臭氧發生器、溫濕度控制系統、傳感器及數據采集系統等組成：

1. 箱體結構

   • 內膽采用SUS304不銹鋼，耐腐蝕性強；外層為冷軋鋼板噴涂防腐涂層。
   • 雙層密封門設計，配備觀察窗和樣品架，便于實時觀察試樣狀態。

2. 臭氧發生器
   核心部件直接影響測試精度。紫外燈式臭氧發生器壽命長、維護簡單，適合長期穩定運行；高壓放電式則適用于需要快速調節高濃度的場景。

3. 傳感器與控制系統

   • 臭氧濃度傳感器：電化學或紫外吸收式傳感器，精度可達±1% .
   • 溫濕度傳感器：鉑電阻溫度傳感器與電容式濕度傳感器，確保± ℃和±2% RH的控制精度。
   • PLC或微電腦控制器：支持多段程序設定、數據存儲及遠程監控功能。

三、應用領域與測試標準

1. 典型應用

   • 橡膠制品：輪胎、密封件、膠管等耐臭氧龜裂性能測試。
   • 汽車工業：評估橡膠部件（如雨刮器、減震墊）在高溫臭氧環境下的耐久性。
   • 電線電纜：檢測絕緣層在臭氧環境中的抗老化能力。
   • 涂料與涂層：驗證戶外防護涂層的耐候性。

2. 主要測試標準

   • 國際標準：ISO 1431（橡膠耐臭氧測試）、ASTM D1149（靜態拉伸測試）、ASTM D518（動態彎曲測試）。
   • 國內標準：GB/T 7762、GB/T 13642等。
   • 企業可根據實際需求自定義測試條件（如臭氧濃度、溫濕度、測試周期）。

四、設備選型與維護要點

1. 選型指南

   • 測試需求：根據材料類型選擇臭氧濃度范圍（如汽車行業常用50~200pphm）；動態測試需配置試樣拉伸機構。
   • 設備參數：重點關注溫度均勻性（±1℃以內）、臭氧濃度波動度（±10%以內）。
   • 品牌與服務：優選具備CE、ISO認證的品牌，確保售后技術支持與備件供應。

2. 維護與保養

   • 日常維護：定期清潔箱體內部，更換紫外燈管（壽命約5000小時），校準傳感器。
   • 故障排查：臭氧濃度異常時檢查發生器功率及氣密性；溫度失控需排查加熱器或制冷劑泄漏。

臭氧老化試驗箱作為材料耐候性測試的核心設備，其技術性能直接影響測試結果的可靠性。用戶需根據材料特性、測試標準及預算綜合選型，同時注重設備的日常維護與校準。隨著材料科學的發展，臭氧老化試驗箱正朝著高精度、智能化（如AI參數優化）和多功能集成（復合紫外、鹽霧測試）方向演進，為新材料研發提供更高效的技術支持。