解析材料耐候老化測試

高分子材料在其合成、貯存及其加工和終應用的各個階段都可能發生變質，即材料的性能變壞，例如泛黃、相對分子質量下降、制品表面龜裂、光澤喪失，更為嚴重的是導致沖擊強度、撓曲強度、拉伸強度和伸長率等力學性能大幅度下降，從而影響高分子材料制品的正常使用。這種現象稱為塑料的化學老化，簡稱老化。從化學的角度上看，塑料材料無論是天然的還是合成的，都具有一定的分子結構，其中某些部位具有一些弱鍵，這些弱鍵自然地成為化學反應的突破口。

塑料老化的本質無非是一種化學反應，即以弱鍵發生化學反應（例如氧化反應）為起點并引發一系列化學反應。它可以由許多原因引起，例如熱、紫外光、機械應力、高能輻射、電場等等，可以單*種因素，也可以多種因素共同作用。其結果是高分子材料的分子結構發生改變及相對分子質量下降或產生交聯，從而材料性能變壞，以至無法使用。

較常見的致老化因素為熱和紫外光，因為塑料從生產、貯存、加工到制品使用接觸多的環境便是熱和陽光（紫外光）。研究由這兩類環境造成的塑料老化對于實際操作者具有特別重要的意義。

為什么做老化測試？

1、材料、配方的篩選

2、競爭對手間的比較

3、尋求失效機理

4、提高耐老化性能

5、壽命預估

戶外暴曬的優點與不足

戶外直接曝光是指直接暴露在日光和其它的氣候條件下，是直接評估材料耐候性能的方法。

優點:

吻合性很好

簡單，易于操作

成本低

缺點：

通常周期非常長

氣候多樣性

不同樣品在不同氣候下敏感性不一致

一、碳弧燈光老化試驗方法

碳弧燈是一種較古老的技術，碳弧儀器初被德國合成染料化學家用來評估被染紡織品的耐光度。碳弧燈分為封閉式和開放式碳弧燈，無論哪種碳弧燈，其譜圖與太陽光的譜圖相差都比較大。由于該項目技術的歷史較長，初的人工模擬光老化技術都是采用該設備，因此在早些的標準中還能見到該方法，尤其是在日本的早期標準中常常采用碳弧燈技術作為人工光老化試驗手段。

二、氙燈光老化試驗方法

氙弧燈能模擬完整的全太陽光光譜，它包括了紫外光、可見光和紅外光光譜。經過過濾的氙弧燈是測試顏料、染料和油墨等產品的光穩定性的較佳光源，這些產品對太陽光中的長波光和可見光很敏感。氙弧燈可以準確調節其光譜能量分布，可以模擬各種條件下的自然光，從大氣層外的太陽光到透過玻璃窗的日光等。另外，通過改變氙燈的輻照強度、溫度、濕度等參數，可以模擬不同產品的使用環境，如汽車內外等。圖為氙燈不同輻照度與自然光的光譜對比，其中光強0.55 W/m2與自然光較為相近。目前使用氙燈進行人工加速老化試驗已成為一種優先選擇的、通用的光老化試驗方法，而且相應的氙燈老化試驗方法也很多，如ISO、ASTM、SAE J、GM等。

三、紫外熒光燈光老化試驗方法

熒光紫外燈是波長為254nm的低壓汞燈，由于加入磷共存物使其轉換成較長的波長，熒光紫外燈的能量分布取決于磷共存物產生的發射光譜和玻璃管的傳擴。熒光燈分為UVA與UVB，你的暴露應用決定了應該使用哪一類的紫外燈管。下表為UV燈管的分類與適用范圍。

四、金屬鹵素光老化試驗方法

金屬鹵素燈是一種氣體放電燈，利用金屬鹵化物通電可以提供與直射和散射非常相似的光譜能量的分布。該方法具有高效性，通過對多個放射光源一定的放置方式，可以產生單一的照射光源效果。金屬鹵素燈的光譜分布與地球表面接收到的太陽光非常相似，但由于金屬鹵素燈規模比較大，主要適用于汽車整車及其零部件及電工電子產品等大型設備的人工光老化加速試驗。