人工老化試驗，如何選擇光源？

更新時間：2022-09-27

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人工老化試驗，如何選擇光源？

一、人工加速老化試驗條件的選擇

這個(ge) 問題實際上可以理解為(wei) 應該模擬哪些老化因素，高分子材料在使用過程中，氣候環境裏許多因素都有可能對高分子材料的老化產(chan) 生作用。如果事先知道產(chan) 生老化的主要因素，就可以有針對性的選擇試驗方法。

我們(men) 可以從(cong) 該材料的運輸、儲(chu) 存、使用環境以及其老化機理等方麵考慮，確定試驗方法。例如硬聚氯乙烯型材，使用聚氯乙烯為(wei) 原料，添加穩定劑、顏料等助劑加工而成，主要用於(yu) 室外。從(cong) 聚氯乙烯的老化機理考慮，聚氯乙烯受熱易分解；從(cong) 使用環境考慮；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，既規定了光氧老化試驗方法，采用GB/T16422.2《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、溫度、濕度、降雨等因素，同時又規定了熱氧老化項目：加熱後狀態，150℃放置30min，目測觀察是否出現氣泡、裂紋、麻點或分離現象，以考察型材的耐熱性能。

又如我國在國際市場上有競爭(zheng) 力的一個(ge) 產(chan) 品：外貿出口鞋。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後觀察顏色變化。同時，在運輸過程中，集裝箱內(nei) 悶熱、潮濕的惡劣環境會(hui) 引起鞋麵、鞋底、膠水的變色、斑點，甚至是變質。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(nei) 高熱、高濕環境，在70℃、95％相對濕度的條件下，進行 48h 試驗後觀察外觀、顏色變化。

二、人工加速老化光源的選擇

實驗室光源曝露試驗：可以在一個(ge) 試驗箱中同時模擬大氣可見環境中的光、氧、熱和降雨等因素，是目前較為(wei) 常用的一種人工加速老化試驗方法，在這些模擬因素中，光源比較重要。經驗表明，陽光中引起高分子材料破環的波長主要集中在紫外線及部分可見光。

目前使用的人工光源都力圖使在此波長區間內(nei) 的能譜分布曲線與(yu) 太陽光譜接近，模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據。經曆了約一個(ge) 世紀的發展，實驗室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標準化組織（ISO）中與(yu) 高分子材料相關(guan) 的各技術委員會(hui) 主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。

氙弧燈

目前認為(wei) ，已知的人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與(yu) 陽光中紫外、可見光部分最相似。通過選擇合適的濾光片，可以濾去大部分到達地麵陽光中存在的短波輻射。氙燈在1000nm~1200nm紅外區存在很強的輻射，會(hui) 產(chan) 生大量的熱。

因此，須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量。目前，市麵上氙燈老化試驗裝置有兩(liang) 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(you) 於(yu) 風冷式，同時結構也較為(wei) 複雜，價(jia) 格也比較昂貴。由於(yu) 氙燈紫外線部分能量較另兩(liang) 種光源增加較少，在加速倍率方麵是低的。

適用情況：塑料工業(ye) 、橡膠工業(ye) 、塗料工業(ye) 、染料、顏料、紡織品等

常用標準：GB/T 16422.2，ISO 4892-2，SAE J2527，ASTM G 155，ASTM D4459等。

熒光紫外燈

從(cong) 理論上說，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加這部分能量，就能達到快速試驗的效果。熒光紫外燈的光譜分布主要集中在紫外光部分，因此，可以達到較高的加速倍率。

然而，熒光紫外燈不僅(jin) 使自然日光中的紫外線能量增加，同時還有在地球表麵測量時自然日光中沒有的輻射能量，而這部分能量會(hui) 引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒有高於(yu) 375nm的能量，這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會(hui) 出現曝曬在自然日光下那樣變化。由於(yu) 這些固有缺陷會(hui) 導致得出不可靠的結果。

因此，熒光紫外燈的模擬性較差。但是，由於(yu) 它的加速倍率高，通過選擇合適型號的燈管可實現對特定材料的快速篩選。

適用情況：廣泛適用於(yu) 非金屬材料、有機材料（如：塗料、油漆、橡膠、塑膠及其製品）

常用標準：GB/T 16422.3，ISO 4892-3，ASTM G154，SAEJ 2020，IEC 61215等。

陽光型碳弧燈

陽光型碳弧燈目前在我國應用得較少，但它在日本是廣泛使用的光源，大部分JIS標準都采用陽光型碳弧燈。我國許多與(yu) 日本合資的汽車企業(ye) 仍推薦使用這種光源。陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近於(yu) 太陽光，但在370nm~390nm紫外線集中加強，模擬性不及氙燈，加速倍率介於(yu) 氙燈及紫外燈之間。

適用情況：一般日光式耐候機較適用於(yu) 塗料工業(ye) 、汽車工業(ye) 、建築工業(ye) 、通信設備、紡織工業(ye) 、染料化學、橡膠工業(ye) 等，現主要用於(yu) 汽車材料的測試，特別是日本企業(ye) 。

常用標準：GB/T 16422.4，GB/T 15255，ISO 4892-4，ASTM G152，JIS D0205等。

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