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聚烯烃电缆护套材料的氧化诱导期测试

2010/5/5

聚烯烃材料通常用作电缆及光缆的护套和绝缘，聚烯烃材料护套和绝缘的热氧化稳定性能可以用来判断电缆及光缆的使用寿命。氧化诱导期 (OIT) 是稳定化材料耐氧化分解的一种相对度量，是对材料稳定化水平的一种评价。通过将加有抗氧化稳定剂的试样置于特定温度的高纯氧气流下，测量从通氧至氧化反应之间的时间间隔，来确定材料的OIT。一般可用差示扫描量热计（Differential Scanning Calorimeter，DSC）来简单快速地测量。

空气和阳光对地球上的人类生存及植物生长是必不可少的，但这对聚烯烃材料使用过程中却起着恶劣的破坏作用。空气中的氧气和阳光中的紫外线导致塑料材料发生热氧化或光氧化反应，使用于光电线缆护套和绝缘的聚烯烃材料的物理机械性能变差，提前失去原有功能和使用价值。塑料材料因分子结构不同，或同分子结构因聚合工艺不同、加工工艺不同、使用环境和条件不同，自身的热氧化、光氧化反应速度和抗热氧化、光氧化反应能力有很大不同。抗氧剂和光稳定剂添加于塑料材料中可有效地抑制或降低塑料大分子的热氧化、光氧化反应速度，显著地提高塑料材料的耐热、耐光性能，延缓塑料材料的降解、老化过程，延长塑料制品使用寿命的。但由于供货方为了降低成本使用再生塑料，或抗氧剂和光稳定剂添加不足和性能差使得聚烯烃材料在自然环境中抗氧化性能变差，降低光电线缆的机械物理性能和使用寿命, 从而对各行各业造成较大的危害。因此测试材料的热氧化稳定性能非常重要，而对材料的氧化诱导期的就是反映材料热氧化稳定性能的一个重要指标，通过氧化诱导期的测试来鉴别产品的使用寿命，原材料的性能的好坏。

氧化诱导期的测试设备——差示扫描量热计能高速准确地测量材料的抗氧化性能。测试原理就是通过在一种惰性气体环境（如N2），将试样和参比物等速升温，当达到预定温度，将气氛转换为O2，并保持相同的流速，将试样处于恒温，一直到热分析曲线呈现氧化反应，测试样品与参考物（如：α-Al2O3 熔点1500℃）从通氧开始计时到样品开始发生放热效应（自动催化氧化反应）引起热流差的时间（选用的参考物熔点都很高，在选用的测试温度及其条件下不会发生放热或吸热效应，它是一种惰性物质），通过这个时间的长短来判定试样的热稳定性能，时间越长即氧化诱导期数值越大则热氧化稳定性能就越好。氧化诱导期法是在高温纯氧下通过加速催化材料的老化来外推材料的热氧寿命，一般认为，如果氧化诱导期为一分钟，产品的使用寿命为一年。

聚烯烃材料的OIT的测试依据的标准：

[1] ISO 11357-6 Plastics-differential scanning calorimetry (DSC)-part 6:determination of oxidation induction time
[2] 国家技术监督局. GB/T 2951.9—1997 附录B 聚烯烃绝缘导线的铜催化氧化降解试验方法
[3] ASTM D 4565.17—1999 Standard test methods for physical and environmental performance properties of insulations and jackets for telecommunication wire and cable oxidative induction time
[4] JB/T 10696.8—2007 电线电缆机械和理化性能试验方法第8部分：氧化诱导期试验

根据不同的产品标准有不同的判别要求，如：YD/T1174-2001通信电缆——局用同轴电缆的规定中老化前 OIT要求不小于30min，老化后OIT不小于21min；而ANSI/SCTE 74 2003 Specification for Braided 75Ω Flexible RF Coaxial Drop Cable 中老化前OIT要求不小于20min，老化后OIT应为最初值的70%。