臭氧老化試驗箱的工作原理

一、試驗目的

臭氧在常溫下即可與含不飽和鍵的高分子材料發生反應，使橡膠、塑料或涂層表面出現裂紋、硬化或失光。臭氧老化試驗箱通過人為制造可控的臭氧環境，并配合溫度、濕度與機械應變，將這一緩慢過程壓縮至幾天或幾周，用來比較材料或配方的耐臭氧差異。

二、氣體路徑與臭氧生成

進氣

經過濾、干燥的壓縮空氣或純氧進入設備，先通過流量調節閥穩壓，再進入臭氧發生單元。

臭氧發生

常用無聲放電管或紫外燈管，使部分氧分子裂解并重新組合成臭氧。

混合與輸送

生成的臭氧與剩余空氣在風道內混合，由循環風機均勻送入工作室，保證箱內各處濃度一致。

三、環境控制

溫度

加熱器和制冷蒸發器置于風道中，傳感器將實測溫度反饋給控制器，形成閉環調節。

濕度

超聲波加濕器或淺盤蒸發方式向氣流補充水分，濕度探頭實時校正，使濕度保持在設定范圍。

應變

試樣可固定在靜態拉伸架，也可安裝在動態往復夾具上，以模擬實際使用中的拉伸或彎曲狀態。

四、老化反應機

臭氧首先在材料表面與碳-碳雙鍵發生加成反應，形成不穩定的臭氧化物；后者迅速分解產生自由基，自由基繼續與聚合物鏈反應，導致分子鏈斷裂并形成微觀裂紋。溫度和動態應變會加快臭氧擴散與裂紋擴展速度。

五、監測與閉環調節

紫外光度計或電化學探頭持續檢測工作室內臭氧濃度，信號返回控制器。當實測值偏離設定值時，系統自動調整放電功率或氣體流量，使濃度回到目標區間，確保試驗條件的穩定性。

六、結束與安全

試驗完成后，箱內殘余臭氧通過催化分解器或排風管路被還原為氧氣，待濃度降到安全水平后，方可開啟箱門取件，避免人員暴露。