材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备及方法与流程

本发明涉及一种材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备及方法，属于材料老化实验与检测。

背景技术：

1、海洋性综合气候服役环境下的材料性能研究一直被重点关注，因为恶劣的海洋气候，材料常常需要耐受在高盐雾、强酸碱腐蚀以及太阳辐照老化等条件下的性能变化，同时在这些老化条件下，材料可能会产生大量voc（挥发性有机物）对环境产生不可逆的影响。

2、目前材料老化试验主要涉及盐雾腐蚀老化和氙灯老化两类，盐雾老化试验是人工模拟海洋盐雾环境用以考核材料耐腐蚀性能的一种环境试验，而氙灯老化，是利用氙灯为光源模拟太阳光辐照材料，加速材料老化的试验方法，现有技术中的盐雾腐蚀老化和氙灯老化分别在盐雾老化试验箱及氙灯老化试验箱中进行操作，而自然界的海洋环境通常同时出现多种老化环境，现有技术不能同时进行多种环境对监测材料老化的试验。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，解决现有技术中不能同时对多种环境影响下监测材料老化试验的技术缺陷。

2、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，包括箱体、盐雾系统、纯水喷淋系统、氙灯系统、温湿度控制系统、voc检测系统和试样架，试样架设置在箱体内的下部，用于在使用状态下放置试样，盐雾系统设置在箱体外，并且与箱体连通，用于向箱体内喷入盐雾，纯水喷淋系统位于箱体内试样架的上方，在使用状态下向箱体内喷纯水用于模拟户外降雨，氙灯系统设置于箱体内，用于模拟太阳光照射试样，温湿度控制系统与箱体相通，用于控制箱体内的温度和湿度，voc检测系统与箱体相通，用于检测材料老化过程产生的voc。本发明通过盐雾系统，模拟海洋盐雾环境对监测材料的影响，由纯水喷淋系统模拟户外降雨的环境对监测材料的影响，氙灯系充模拟太阳辐照对监测材料的影响，温湿度控制系统用于改变箱体内的温度和湿度，voc检测系统对监测材料老化产生的voc进行检测，因此本发明将盐雾和氙灯老化试验集合在同一试验箱中，同时实现了老化过程中挥发性有机物的在线检测，满足了人工加速模拟海洋性综合气候服役环境下的材料老化及其对环境产生的潜在危害评估需求。

3、作为本发明的进一步改进，氙灯系统包括玻璃罩、一根以上的氙灯管和氙灯水冷系统，玻璃罩设置在箱体内，氙灯管设置在玻璃罩内，氙灯管发出的光透过玻璃罩照射于试样上，氙灯水冷系统包括水冷管，水冷管设置于玻璃罩内并且位于氙灯管的上方，水冷管的两端伸出玻璃罩与箱体连接循环水箱，在使用状态下，循环水箱内的冷却水在水冷管内循环流动用于对发热的氙灯管进行降温。本发明中的氙灯水冷系统用于对氙灯进行降温，从而降低玻璃罩的温度以及整个箱体内的温度，防止箱体内温度过高而与真实的海洋气候环境差异过大，导致监测材料的老化实验误差过大，提高实验的准确性。

4、作为本发明的进一步改进，纯水喷淋系统包括主水管、支水管和一个以上的喷头，主水管的一端伸入箱体内，支水管的顶端与主水管连接，支水管的底端向下并低于玻璃罩，喷头设置于支水管的底端，主水管的另一端伸出箱体外，向主水管内通入纯水，纯水经支水管和喷头喷向箱体内。本发明通过主水管向支水管内通水，再从喷头喷出，从而模拟降雨的环境，由主水管与支水管相通，可以设置多个喷头，提高箱体内喷水的均匀性。

5、作为本发明的进一步改进，主水管穿过循环水箱，主水管内的纯水在流经循环水箱处时与循环水箱内的冷却水换热，纯水温度升高的同时降低冷却水的温度。本发明通过主水管穿过循环水箱，实现对模拟户外降雨的纯水与对氙灯第统降温的冷却水进行换热，降低冷却水的温度并提高纯水的温度，进一步的提高氙灯系统的冷却效果及监测材料老化检测的准确性。

6、作为本发明的进一步改进，盐雾系统包括盐水箱、加压泵、饱和塔和盐雾喷嘴，盐水箱用于储存盐水，盐水箱采用管道依次连接加压泵、饱和塔和盐雾喷嘴，盐雾喷嘴设置在箱体内，加压泵将盐水箱内的盐水泵入饱和塔，经饱和塔加热后由盐雾喷嘴喷向箱体内。本发明由加压泵将盐水箱内的盐水溶液抽到饱和塔同加热，再由盐雾喷嘴喷向箱体内，使箱体内的盐雾分布均匀。

7、作为本发明的进一步改进，还包括盐雾输入器，盐雾输入器设置在饱和塔与盐雾喷嘴之间的管道上，用于控制输入到盐雾喷嘴的盐溶液的速率。本发明设置盐雾输入器，通过改变输入到盐雾喷嘴的盐溶液速率，从而根据需要对喷入箱体内的盐雾进行改变。

8、作为本发明的进一步改进，温湿度控制系统包括鼓风机，箱体的两侧分别开设有进风风道和出风风道，鼓风机与进风风道连通，鼓风机经由进风风道向箱体内鼓风并经由出风风道排出，用于调整箱体内的温度和湿度。本发明通过设置鼓风机，加快箱体内外空气的流动速度，从而改变箱体内的湿度，同时空气流动快，也可以改变箱体内的温度。

9、作为本发明的进一步改进，温湿度控制系统还包括加热器和温度控制器，加热器设置在箱体的底部，温度控制器对加热器进行控制用于调整箱体内的温度。本发明通过设置加热器，由加热器加热，以提高箱体内的环境温度。

10、作为本发明的进一步改进，箱体的上部设置有与箱体相通的voc收集器，voc收集器与voc检测系统连通，用于对voc气体的全天候在线检测。本发明设置voc收集器，便于收集箱体内voc，从而方便voc的检测。

11、本发明的另一个目的是提供一种材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测方法，解决解决盐雾老化和氙灯老化试验集成操作问题的同时，解决老化过程产生的voc在线检测的问题。

12、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测方法，采用材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，将试样固定在试样架上，并闭合箱体，由盐雾系统向箱体内喷入盐雾，由氙灯系统照射试样模拟光照，由温湿度控制系统控制箱体内的温度，由纯水喷淋系统向箱体内喷淋纯水模以户外降雨，对试样进行老化实验，同时由voc检测系统对试样老化过程中产生的voc进行全天候在线检测。本发明集成盐雾老化和氙灯老化试验于一体，可以模拟自然界复杂的海洋环境，检测复杂环境下监测材料老化问题，同时本发明可以对监测材料老化过程中产生的voc进行全天候在线检测。

13、综上所述，本发明的有益效是是：本发明将盐雾和氙灯老化试验集合在同一试验箱中，同时实现了老化过程中挥发性有机物的在线检测，满足了人工加速模拟海洋性综合气候服役环境下的材料老化及其对环境产生的潜在危害评估需求。

技术特征：

1.材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：包括箱体（1）、盐雾系统、纯水喷淋系统、氙灯系统、温湿度控制系统、voc检测系统和试样架（2），试样架（2）设置在箱体（1）内的下部，用于在使用状态下放置试样，盐雾系统设置在箱体（1）外，并且与箱体（1）连通，用于向箱体（1）内喷入盐雾，纯水喷淋系统位于箱体（1）内试样架（2）的上方，在使用状态下向箱体（1）内喷纯水用于模拟户外降雨，氙灯系统设置于箱体（1）内，用于模拟太阳光照射试样，温湿度控制系统与箱体（1）相通，用于控制箱体（1）内的温度和湿度，voc检测系统与箱体（1）相通，用于检测材料老化过程产生的voc。

2.根据权利要求1所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：氙灯系统包括玻璃罩（3）、一根以上的氙灯管（4）和氙灯水冷系统，玻璃罩（3）设置在箱体（1）内，氙灯管（4）设置在玻璃罩（3）内，氙灯管（4）发出的光透过玻璃罩（3）照射于试样上，氙灯水冷系统包括水冷管（5），水冷管（5）设置于玻璃罩（3）内并且位于氙灯管（4）的上方，水冷管（5）的两端伸出玻璃罩（3）与箱体（1）连接循环水箱（6），在使用状态下，循环水箱（6）内的冷却水在水冷管（5）内循环流动用于对发热的氙灯管（4）进行降温。

3.根据权利要求2所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：纯水喷淋系统包括主水管、支水管（8）和一个以上的喷头（9），主水管的一端伸入箱体（1）内，支水管（8）的顶端与主水管连接，支水管（8）的底端向下并低于玻璃罩（3），喷头（9）设置于支水管（8）的底端，主水管的另一端伸出箱体（1）外，向主水管内通入纯水，纯水经支水管（8）和喷头（9）喷向箱体（1）内。

4.根据权利要求3所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：主水管穿过循环水箱（6），主水管内的纯水在流经循环水箱（6）处时与循环水箱（6）内的冷却水换热，纯水温度升高的同时降低冷却水的温度。

5.根据利要求1所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：盐雾系统包括盐水箱（10）、加压泵（11）、饱和塔（12）和盐雾喷嘴（13），盐水箱（10）用于储存盐水，盐水箱（10）采用管道依次连接加压泵（11）、饱和塔（12）和盐雾喷嘴（13），盐雾喷嘴（13）设置在箱体（1）内，加压泵（11）将盐水箱（10）内的盐水泵入饱和塔（12），经饱和塔（12）加热后由盐雾喷嘴（13）喷向箱体（1）内。

6.根据权利要求5所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：还包括盐雾输入器（14），盐雾输入器（14）设置在饱和塔（12）与盐雾喷嘴（13）之间的管道上，用于控制输入到盐雾喷嘴（13）的盐溶液的速率。

7.根据权利要求1所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：温湿度控制系统包括鼓风机（15），箱体（1）的两侧分别开设有进风风道（16）和出风风道（17），鼓风机（15）与进风风道（16）连通，鼓风机（15）经由进风风道（16）向箱体（1）内鼓风并经由出风风道（17）排出，用于调整箱体（1）内的温度和湿度。

8.根据权利要求7所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：温湿度控制系统还包括加热器主水管和温度控制器（19），加热器主水管设置在箱体（1）的底部，温度控制器（19）对加热器主水管进行控制用于调整箱体（1）内的温度。

9.根据权利要求1所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，其特征在于：箱体（1）的上部设置有与箱体（1）相通的voc收集器（20），voc收集器（20）与voc检测系统连通，用于对voc气体的全天候在线检测。

10.材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测方法，其特征在于：采用权利要求1至9任一项所述的材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备，将试样固定在试样架（2）上，并闭合箱体（1），由盐雾系统向箱体（1）内喷入盐雾，由氙灯系统照射试样模拟光照，由温湿度控制系统控制箱体（1）内的温度，由纯水喷淋系统向箱体（1）内喷淋纯水模以户外降雨，对试样进行老化实验，同时由voc检测系统对试样老化过程中产生的voc进行全天候在线检测。

技术总结本发明公开了一种材料加速老化实验与挥发性有机物在线检测设备及方法，包括箱体、盐雾系统、纯水喷淋系统、氙灯系统、温湿度控制系统、VOC检测系统和试样架，试样架设置在箱体内的下部，盐雾系统设置在箱体外，并且与箱体连通，纯水喷淋系统位于箱体内试样架的上方，在使用状态下向箱体内喷纯水用于模拟户外降雨，氙灯系统设置于箱体内，温湿度控制系统与箱体相通，用于控制箱体内的温度和湿度，VOC检测系统与箱体相通，用于检测材料老化过程产生的VOC。本发明将盐雾和氙灯老化试验集合在同一试验箱中，同时实现了老化过程中挥发性有机物的在线检测，满足了人工加速模拟海洋性综合气候服役环境下的材料老化及其对环境产生的潜在危害评估需求。技术研发人员：刘锦红,李骏光,马丹,陈尚沅,喻聪聪,闫振国,夏天,司腾,刘燕南受保护的技术使用者：中国人民解放军91053部队技术研发日：技术公布日：2024/11/18