热空气老化试验箱用途、校准规范和操作规程

热空气老化试验箱（又称热老化箱、热氧老化试验箱）是评估材料在高温和氧气共同作用下长期稳定性的重要设备，广泛应用于橡胶、塑料、电线电缆、绝缘材料、胶粘剂等高分子材料的耐热性能测试。为确保测试结果的准确性、可比性和安全性，必须明确其核心用途、定期校准要求及标准化操作流程。本文系统梳理这三方面内容，为企业实验室提供实用指导。

一、热空气老化试验箱的主要用途

热空气老化试验箱通过提供恒定或循环的高温空气环境，模拟材料在长期受热条件下的氧化降解过程，主要用于以下目的：

1. 评估材料热氧稳定性

• 测试橡胶（如EPDM、NBR）在100℃–150℃下拉伸强度、伸长率的变化；
• 判断塑料（如PP、PE、PVC）是否因热氧化而变脆、变色或析出添加剂。

2. 预测产品使用寿命

• 结合Arrhenius方程，通过多温度点加速老化推算常温下寿命；
• 例如：电线绝缘层在135℃老化7天 ≈ 常温使用10年（需验证相关性）。

3. 支持配方优化与质量控制

• 对比不同抗氧剂、稳定剂对材料耐热性的提升效果；
• 用于来料检验或批次一致性监控。

4. 满足行业标准与认证要求

• GB/T 3512《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》
• ISO 188《硫化橡胶—加速老化和耐热试验》
• ASTM D573《橡胶在热空气老化箱中的老化标准试验方法》
• UL 1581（电线电缆）、IEC 60811（电缆绝缘和护套）等均规定热老化为必测项目。

典型应用行业：汽车密封件、电线电缆、家电绝缘部件、医疗器械高分子材料等。

二、校准规范与技术要求

为保证温度场均匀性和控温精度，热空气老化试验箱需定期校准，主要依据以下规范：

1. 适用校准标准

• JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度校准规范》（中国国家计量技术规范）
• GB/T 5170.2-2017《电工电子产品环境试验设备检验方法 第2部分：温度试验设备》

2. 关键校准参数

3. 校准周期与设备

• 建议周期：每12个月一次，或在设备大修、搬迁后立即校准；
• 校准仪器：使用经国家计量院溯源的多通道温度记录仪（如Fluke、ConST系列），探头精度≥±0.2℃；
• 校准报告：应包含测点布置图、原始数据、不确定度分析，并加盖CNAS或CMA章（如用于认证测试）。

三、标准操作规程（SOP）

规范的操作是获得可靠数据的前提。以下是热空气老化试验箱的标准操作流程：

（一）测试前准备

1. 确认样品信息
   • 材料类型、预期使用温度、测试标准（如GB/T 3512）；
   • 样品尺寸符合标准（如哑铃型拉伸样条：Type I 或 Type II）。
2. 设备检查
   • 箱内清洁无残留物；
   • 鼓风系统运行正常（强制通风确保温度均匀）；
   • 超温保护装置功能有效。
3. 初始性能测试
   • 对未老化样品进行拉伸强度、硬度、颜色等基准测试并记录。

（二）装样与参数设置

1. 样品放置
   • 悬挂或平放于耐热支架上，避免相互接触；
   • 与箱壁距离≥50 mm，确保空气自由流通；
   • 禁止使用纸、普通塑料等可燃物作托盘。
2. 设定参数
   • 温度：按标准设定（如橡胶常用100℃、120℃、150℃）；
   • 时间：如72h、168h（7天）等；
   • 鼓风：开启强制对流（除非标准特别要求静态空气）。
3. 启动运行
   • 关闭箱门，确认密封良好；
   • 记录开始时间与实际升温曲线。

（三）运行中监控

• 定期查看温度显示是否稳定；
• 如设备带数据记录功能，保存全过程温度日志；
• 异常报警（如超温）时立即停机排查。

（四）测试后处理

1. 取出样品
   • 待箱温降至≤50℃后开门，防止热冲击；
   • 使用耐热手套操作。
2. 状态调节
   • 按标准要求在实验室标准环境（23±2℃，50±5% RH）下调节16–96小时。
3. 性能复测与报告
   • 测试老化后拉伸强度、断裂伸长率等；
   • 计算性能保留率（如：老化后强度 / 初始强度 × 100%）；
   • 出具完整测试报告，含设备编号、校准有效期、测试条件等。

四、常见注意事项

• 严禁测试易燃易爆物品：热老化箱非防爆设计，挥发性溶剂可能引发火灾；
• 避免超温运行：不得超过设备最高允许温度（通常200℃或300℃）；
• 定期维护：清理加热管积尘，检查风机轴承润滑；
• 鼓风必须开启：静态空气会导致温度分层，严重影响结果重复性。

总结

热空气老化试验箱虽结构相对简单，但其测试结果直接关系到材料的安全服役寿命。只有在明确用途、定期校准、规范操作三者协同下，才能确保数据真实、可靠、可比。企业应将校准纳入设备管理台账，将SOP纳入人员培训体系，真正发挥热老化测试在研发、质控与合规中的价值。