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人工加速光老化试验方法

来源: /  作者:   时间: 2015/12/26 13:59:50

1.光老化机理

    涂层、塑料等高分子材料在受到日光照射时,会发生一系列反应,主要是光化学反应。发生光化学反应的物质的分子或原子首先吸收太阳光,使其分子或原子在吸收光能后处于高能状态;而当一个分子或原子吸收的能量大于其键能, 就会使该物质发生降解,也即老化。老化是完全的解聚反应, 使高分子的末端,从原子间化学键弱的部分断裂。老化后的高分子材料, 往往出现表面粉化、 变色、起泡、裂纹、脱落等现象。

    高分子材料对不同波长的敏感性是影响老化的一个重要因素,常见的高分子材料在波长230~447nm 范围的光源照射下,容易出现解聚、老化现象。

2.常见的人工光老化试验方法

2.1氙弧灯

    首先用于塑料工业、 汽车工业灯。20世纪 50 年代首次引用使用,空冷系统,60 年代开始使用水冷。1974 年ATLAS 研制出6500 W 氙弧灯,灯寿命提高,一般可达2000h。未经滤光的氙弧灯光,并不能很好地模拟地球表面的自然暴露,试验箱一般通过几种光学过滤器使照射到样品的光谱模拟几种自然暴露的阳光。当使用硼硅玻璃内外滤光片时,氙灯系统发出的光谱能量分布最近似于户外自然日光;外滤光片改为钠钙玻璃,则最接近经过玻璃窗过滤后的自然日光。氙弧灯对太阳光的良好模拟性,使得它现在被广泛应用。

2.2荧光紫外灯

    荧光紫外灯可以使许多产品加速损坏。由于它所产生的光照存在地球表面,而且是自然日光中没

有的辐射能量,所以荧光装置可能引发非自然的破坏。另外,由于没有较长波长的光谱能量,对较长波长的 UV 能量敏感的材料可能不会像曝晒在自然日光下那样变化。鉴于荧光紫外灯的这些特征,适宜作为一个紫外筛选装置,在质量控制中使用。常用的UV灯管有UVA-340,UVA-351,UVB-313等几种类型。其中,UVA-340 最为接近自然光的紫外光部分,模拟状况最好;UVB-313 灯管的紫外光部分强于自然光紫外部分,并且含有部分自然光中基本没有的短波紫外光,所以 UVB-313 比较适用于对比试验。

2.3碳弧灯

    封闭式碳弧灯: 1918 年首先使用在纺织品曝晒色牢度试验。 碳电极的成分, 决定其光谱能量分布 (SPD)。 其主要能量集中在 3 个很窄的波带中,光谱上与日光灯存在较大的差异。

    开放式碳弧灯(日光碳弧灯):最早始于1933年,主要用于涂料工业中。其碳棒成分的改变,使SPD 在模拟日光方面有明显的改进。但与日光的SPD相比,在350nm和500nm之间差别很大。

    日本的一些早期标准常使用碳弧灯做为试验光源。此外,许多汽车厂商曾经在自己的相关企业标准中使用过碳弧灯作为试验光源,随着试验光源技术的发展,其中多数厂商已改用氙弧灯,或者氙弧灯与碳弧灯同时备选。


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