氙燈老化試驗箱人工加速老化試驗應關心的幾個問題

文章出處：責任編輯：小易發(fā)表時間：2016-06-23

氙燈老化試驗箱人工加速老化試驗應關心的幾個問題

★ 目前認為，已知的人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與陽光中紫外、可見光部分非常相似，通過選擇合適的濾光片，可以濾去大部分到達地面陽光中存在的短波輻射。

★ 氙燈在1000nm~1200nm近紅外區(qū)存在很強的輻射峰，會產(chǎn)生大量的熱。

★ 因此，必須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量；目前，市面上氙燈老化試驗裝置有兩種冷卻方式：水冷式和風冷式。
一般來說，水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風冷式，但是水冷式氙燈老化試驗箱結構也更為復雜，價格也比較昂貴。

★ 由于；氙燈紫外線部分能量較另兩種光源增加較少，在加速倍率方面是非常低的，陽光型碳弧燈:陽光型碳弧燈目前在我國應用得較少。

【人工加速老化試驗條件如何選擇】？
★ 即模擬哪些老化因素；高分子材料在使用過程中，氣候環(huán)境里許多因素都有可能對高分子材料的老化產(chǎn)生作用。

★ 如果事先知道產(chǎn)生老化的主要因素，就可以有針對性的選擇試驗方法。我們可以從該材料的運輸、儲存、使用環(huán)境以及其老化機理等方面考慮，確定試驗方法。

★ 比如：我國在可靠性市場上有競爭力的一個產(chǎn)品：外貿(mào)出口鞋，在使用過程中，陽光中的紫外線是引起鞋子變色、褪色的主要原因，因此，有必要用紫外燈箱對其進行耐黃變測試，常用的鞋類耐黃變試驗箱采用30W UV燈，樣品離光源20cm，照射3h后觀察顏色變化。

★ 同時，在運輸過程中，集裝箱內(nèi)悶熱、潮濕的惡劣環(huán)境會引起鞋面、鞋底、膠水的變色、斑點，甚至是變質(zhì)。

★ 因此，在裝船運輸之前，有必要考慮進行耐濕熱老化試驗，模擬集裝箱內(nèi)高熱、高濕環(huán)境，在70℃、95％相對濕度的條件下，進行48h試驗后觀察外觀、顏色變化。
★ 比如：硬聚氯乙烯型材，使用聚氯乙烯為原料，添加穩(wěn)定劑、顏料等助劑加工而成，主要用于室外。

★ 從聚氯乙烯的老化機理考慮，聚氯乙烯受熱易分解；從使用環(huán)境考慮；空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。

★ 因此，國標GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，既規(guī)定了光氧老化試驗方法，采用GB/T 16422.2《塑料實驗室光源曝露試驗方法第二部分：氙弧燈》老化4000h或6000h，模擬了室外紫外光及可見光、濕度、降雨、溫度等因素，同時又規(guī)定了熱氧老化項目：加熱后狀態(tài)，150℃放置30min，目測觀察是否出現(xiàn)裂紋、氣泡、麻點或分離現(xiàn)象，以考察型材的耐熱性能。

【試驗時間如何確定】？
★ 參照相關產(chǎn)品標準規(guī)定:相關產(chǎn)品標準里已經(jīng)對老化試驗的時間作出了規(guī)定，我們只需查找到相關標準，按里面規(guī)定的時間執(zhí)行就行了。許多國家標準、行業(yè)標準中都對此作出了規(guī)定。

★ 根據(jù)已知的相關性推算:研究表明：通過顏色和變黃指數(shù)變化來評價ABS的顏色穩(wěn)定性，人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關性，加速倍率約為7。

★ 如果想了解某一ABS材料戶外使用一年后的顏色變化，采用相同的試驗條件，可以參考該加速倍率，確定加速老化時間365x24/7=1251h。

★ 就相關性間題大量的研究，得出了許許多多的換算關系式。然而，由于高分子材料的多樣性，加速老化試驗設備及方法的不同，不同時間、地區(qū)氣候的差異性導致了換算關系的復雜化。

★ 因此，在選擇換算關系時，一定要注意得出該相關性的具體材料、老化設備、試驗條件、性能評價指標等因素。

★ 控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當;對于某些既無相應標準規(guī)定，又無處參考相關性的產(chǎn)品，可以考慮其實際使用環(huán)境的輻射強度，控制人工加速老化試驗的輻射總量與自然暴露試驗輻射總量相當。

【性能評價指標如何選擇】？
★ 選擇性能評價指標主要從材料本身特性及材料的用途兩方面來考慮。

★ 根據(jù)材料用途確定評價指標：對于同樣的材料，根據(jù)其用途的不同，選擇的評價指標可能也不同。

★ 例如，對于某些功能性涂料，如防腐涂料，一定程度的顏色、外觀變化是可以接受的，這時，選擇評價指標時，主要考慮其粉化程度、耐開裂性等方面。
★ 同樣是涂料，如果是用于裝飾，就必須重點考慮其外觀的變化。在GB/T 1766-1995《色漆和清漆涂層老化的評級》中，詳細規(guī)定了光澤度、顏色變化、粉化、泛金等各種外觀變化的評級方法。

★ 同樣是PVC（聚氯乙烯），如果如果是用于雨落水管，對于外觀變化要求就不高，而材料的物理機械性能變化，如拉伸強度變化是主要考核指標；而如果用于制作鞋面，就必須考慮其耐黃變性。

★ 根據(jù)材料本身特性確定評價指標：就同一材料來說，在老化過程中不同性能的下降是不等速的，某些性能可能對環(huán)境條件敏感，老化、性能下降得非常快，則是引起材料破壞的主要因素，在選擇評價指標時，應該選擇這些敏感性能。

★ 例如：對于大部分工程塑料來說，沖擊強度是自然老化試驗檢測中變化非常大、下降非常明顯的。

★ 因此，在進行工程塑料的老化測試時，應優(yōu)先考慮選擇沖擊強度下降作為評價指標，沖擊強度對聚丙烯的老化同樣相當敏感，是考核老化性能的主要指標；對于聚氯乙烯，拉伸強度和沖擊強度都下降得比較快，應根據(jù)實際情況，選擇其中一種來評價。

★ 比如在輕工行業(yè)標準QB /T2480-2000建筑用硬聚氯乙烯（PVC -U）雨落水管材及管件中，選擇老化后拉伸強度保留率≥80％作為合格判定指標；但在國標GB/ T8814-2004 《門、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，選擇老化后沖擊強度保留率≥60％作為合格判定指標。

★ 對于聚乙烯材料來說，斷裂伸長率的下降非常明顯，是優(yōu)先考慮的評價指標。
結語：人工加速老化試驗因能快速評價材料老化性能、耐候性的需求而得到快速成長，已經(jīng)從作為自然老化的重要補充到逐漸在許多行業(yè)替代自然老化試驗作為產(chǎn)成品的檢驗手段，如何選擇試驗條件、光源、試驗時間、性能評價指標等是人工加速老化試驗中經(jīng)常遇到和需要統(tǒng)一的問題。

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