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紫外线耐候试验/人工加速老化试验中常见问题探讨 ? 塑料、橡胶、涂料等高分子材料在使用过程中会遇到老化的问题。为评价高分子材料的耐老化性能，逐渐形成了两类老化试验方法：一类是自然老化试验方法，即直接利用自然环境进行的老化试验；另一类是人工加速老化试验方法，即在实验室利用老化箱模拟自然环境条件的某些老化因素进行的老化试验。由于老化因素的多样性及老化机理的复杂性，自然老化无疑是最重要最可靠的老化试验方法、。但是，由于自然老化周期相对较长，不同年份、季节、地区气候条件的差异性导致了试验结果的不可比性；而人工加速老化试验模拟强化了自然气候中的某些重要因素，如阳光、温度、湿度、降雨等，缩短了老化试验的周期，且由于试验条件的可控性，试验结果再现性强。人工老化作为自然老化的重要补充，正广泛运用于高分子材料的研究、开发、检测中。 1 人工加速老化试验条件的选择 ??? 2 人工加速老化光源的选择 ??? 2.1氙弧灯 ??? 目前认为，已知的人工光源中氙弧灯的光谱能量分布与阳光中紫外、可见光部分最相似。通过选择合适的滤光片，可以滤去大部分到达地面阳光中存在的短波辐射。氙灯在1000nm~1200nm近红外区存在很强的辐射峰，会产生大量的热。因此，须选择合适的冷却装置带走这部分能量。目前，市面上氙灯老化试验装置有两种冷却方式：水冷式和风冷式。一般来说，水冷式氙灯装置冷却效果要优于风冷式，同时结构也较为复杂，价格也比较昂贵。由于氙灯紫外线部分能量较另两种光源增加较少，在加速倍率方面是最低的。2.2荧光紫外灯 ??? 从理论上说，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加这部分能量，就能达到快速试验的效果。荧光紫外灯的光谱分布主要集中在紫外光部分，因此，可以达到较高的加速倍率。然而，荧光紫外灯不仅使自然日光中的紫外线能量增加，同时还有在地球表面测量时自然日光中没有的辐射能量，而这部分能量会引起非自然的破坏。另外荧光光源除了很窄的水银光谱线外，没有高于375nm的能量，这样对较长波长的UV能量敏感的材料就可能不会出现曝晒在自然日光下那样变化。由于这些固有缺陷会导致得出不可靠的结果。因此，荧光紫外灯的模拟性较差。但是，由于它的加速倍率高，通过选择合适型号的灯管可实现对特定材料的快速筛选。 ??? ??? 2.3阳光型碳弧灯 ??? 阳光型碳弧灯目前在我国应用得较少，但它在日本是广泛使用的光源，大部分JIS标准都采用阳光型碳弧灯。我国许多与日本合资的汽车企业仍推荐使用这种光源。阳光型碳弧灯光谱能量分布也较接近于太阳光，但在370nm－390nm紫外线集中加强，模拟性不及氙灯，加速倍率介于氙灯及紫外灯之间。 ??? 3 试验时间的确定 ??? 3.1参照相关产品标准规定 ??? 相关产品标准里已经对老化试验的时间作出了规定，我们只需查找到相关标准，按里面规定的时间执行就行了。许多国家标准、行业标准中都对此作出了规定。表1列举了一些常用产品标准中对老化时间的规定。3.2根据已知的相关性推算 ??? 研究表明：通过颜色和变黄指数变化来评价ABS的颜色稳定性，人工加速老化与自然大气暴露有较好的相关性，加速倍率约为7。如果想了解某一ABS材料户外使用一年后的颜色变化，采用相同的试验条件，可以参考该加速倍率，确定加速老化时间365x24/7=1251h。 ??? 长期以来，国内外就相关性间题展开了大量的研究，得出了许许多多的换算关系式。然而，由于高分子材料的多样性，加速老化试验设备及方法的不同，不同时间、地区气候的差异性导致了换算关系的复杂化。因此，在选择换算关系时，一定要注意得出该相关性的具体材料、老化设备、试验条件、性能评价指标等因素。3.3控制人工加速老化辐射总量与自然暴露 ??? 辐射总量相当 ??? 对于某些既无相应标准规定，又无处参考相关性的产品，可以考虑其实际使用环境的辐射强度，控制人工加速老化辐射总量与自然暴露辐射总量相当。表2列出了我国不同地区太阳辐射强度[2]。 ??? 下面举例说明如何控制人工加速老化总辐射量： ??? 某一塑料制品使用于北京地区，期望控制人工加速老化总辐射量与户外暴露一年相当。 ??? 第一步：由于该产品为塑料制品，且使用于户外，选择采用GB/T16422.2-1996《塑料实验室光源曝露试验方法第二部分：氙弧灯》中A法。试验条件为：辐照强度0.50W/ m2（340nm)，黑板温度65℃，箱体温度40℃，相对湿度50％，喷水时间／不喷水时间18min/102min，连续光照； ??? ??? 第二步：从表2可知北京地区一年辐射总量、为5609MJ/ m2，依据对比人工光源与自然阳光辐射光谱分布的国际准则CIE No 85 -1989（见表3，GB/T16422.1-1996《塑料实验室光源曝露试验方