高分子材料耐候老化测试技术SGS
高分子材料的老化性能测定
❖ 在橡胶的自由基链式氧化老化过程中，自 由基链反应可以因交联或断链而终止。因 此在反应过程中，可以发生交联或断链反 应。不同的橡胶，其热氧老化模型不同， 有的以交联反应为主，有的以断链反应为 主。随着分子结构的改变，橡胶的性能随 之发生变化，可通过热氧老化前后橡胶性 能的改变来衡量老化程度。
❖ 通常在合成过程中和加工过程中加入防老 剂以阻滞橡胶在加工，储存及使用过程中 所产生的老化，常用的防老剂有胺类防老
❖ 1. 了解橡胶的老一、化机实理验目的 ❖ 2. 掌握鼓风老化试验箱的使用方法 ❖ 3.测定老化前后的力学性能
❖ 二、实验原理
二、 实验原理
❖ 橡胶的老化，是指生胶或橡胶制品在加工，储存或使用 过程中，由于受热、光、氧等外界因素的影响使其发生物 理或者化学变化，使性能逐渐下降的现象。根据外部影响 因素的不同，橡胶的老化通常分为：①热氧老化，其影响 因素为热和氧的共同作用；②臭氧老化，其影响因素为热 和臭氧的共同作用；③疲劳老化，其影响因素为交变应力 同氧、臭氧的共同作用；④光氧老化，其影响因素为光与 氧共同作用，其中橡胶的热氧老化是最普通而且最重要的 一种老化形式，本试验着重研究橡胶的热氧老化。
❖ 橡胶在热氧老化过程中的反应属于自由基链式自催化氧化 反应，其化学反应可表示为：
❖ 引发 ❖ RH R·+ H· ❖ ROOH RO·+ HO· ❖ 2ROOH RO·+ ROO·+ H2O ❖ 传递 ❖ R·+ O2 ROO· ❖ ROO·+ RH ROOH + R· ❖ RO·+ RH ROH + R· ❖ HO·+ RH R·+ H2O ❖ 终止 ❖ R·+ R· R R ❖ RO·+ R· ROR ❖ RO·+ RO· ROOR ❖ ROO·+ ROO· 稳定产物
高分子材料实验室老化试验技术详解
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研发展． ． Ｊ
高分子材料 实验 室老化试验 技 术详解
广 州广 电计量检测股份有 限公 司 颜景 莲
【 摘要】本文 围绕实验 室老 化试验技术，详细介绍 了老化试验 的原 理，各 种常用光源的光谱 能量分布及各 自的优缺 点，包括荧光紫外灯、碳弧灯、 氙弧灯 、金属 卤素灯
老化 试验 目前 常用 的紫 外线 光源 分为 长波 另 外 一种 则 是Ｆ Ｓ － ４ ０ 光 源 ， 目前 这 两种 光 源 日本 合 资的汽 车企 业仍 推荐 使用 这种 光源 。 紫外 线光 源 （ Ｕ Ｖ Ａ 灯 ） 以及短 波紫 外线 光源 的应用 越来 越少 ，有逐 步被 淘汰 的趋 势 。 阳光 型碳 弧灯 光谱 能量 分布 也较 接近 于 太阳 （ Ｕ Ｖ Ｂ 灯 ）两种 类 别 ，共 包 括 四种 光 源 ，其 １ ． ３荧 光紫 外试 验箱 光 ，但 在 ３ ７ ０ ｎ ｍ ￣３ ９ ０ ｎ ｍ 紫外 线集 中加 强 ，模 光谱 能量 分布 见 图１ …。 目前 市 面 上 流 行 的 紫 外 试 验 箱 包 括 拟性 不及 氙灯 ，加 速倍 率介 于氙 灯及 紫 外灯 １ ． １ 长波 紫外 线光 源 Ｑ － Ｌ ａ ｂ 的Ｑ — ｓ ｐ ｒ ａ ｙ 系 列 试验 箱 ， 以及 Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｓ 的 之 间 。 长波 紫 外 线 灯 对 于 比较 不 同类 型 聚合 Ｑ Ｕ Ｖ ２ ０ ０ ０ 系列 的 试验 箱 ，这 些试 验 箱 ，都 是 碳 弧 灯 需 要 频 繁 更 换 碳 棒 ， 且 一 股 无 物 的耐 紫 外 线性 能 尤 为有 用 。因为 Ｕ Ｖ Ａ 灯 的 目前 比较 先进 的试 验箱 ，可 以提 供 多种 紫外 法 精 确 控 制 福 照 度 ， 目前 常 用 的 测 试 标 准
5-10-5测试标准
5-10-5测试标准
5-10-5测试标准是一种针对高分子材料的耐候性测试方法。
该标准规定了高分子材料在光照、温度和湿度等环境条件下的耐候性能测试方法，以评估材料在实际使用过程中的性能稳定性。
5-10-5测试标准通常在光照老化箱中进行，试样暴露在紫外光下，并模拟实际使用过程中可能遇到的环境条件。
在测试过程中，试样会受到光照、温度和湿度的变化，这些变化会加速材料的氧化和降解过程。
通过观察试样在测试过程中的变化，可以评估材料的耐候性能。
5-10-5测试标准对于评估高分子材料的耐候性能具有重要意义。
在实际使用过程中，高分子材料会受到光照、温度和湿度等多种因素的影响，这些因素会导致材料的老化和性能下降。
通过5-10-5测试标准的实施，可以了解材料在不同环境条件下的性能表现，为材料的选择和应用提供重要的参考依据。
总之，5-10-5测试标准是一种重要的高分子材料耐候性测试方法，能够评估材料在实际使用过程中的性能稳定性。
通过该标准的实施，可以有效地提高高分子材料的应用效果和使用寿命。
高分子材料实验室老化试验技术详解
高分子材料实验室老化试验技术详解【摘要】本文围绕实验室老化试验技术，详细介绍了老化试验的原理，各种常用光源的光谱能量分布及各自的优缺点，包括荧光紫外灯、碳弧灯、氙弧灯、金属卤素灯等。
介绍了常见的光老化试验箱以及各种光源常用的测试标准，并对光源的选择、滤镜的选择以及样品的外观评价等试验技术进行了详细介绍。
【关键词】光老化试验；荧光紫外灯；碳弧灯；氙弧灯；金属卤素灯；测试标准塑料、涂料、纺织品、皮革等高分子材料在使用过程中经常出现粉化、变色、起泡、龟裂、脱落等劣化现象，严重影响产品的机械、表观等方面的性能，因此需要了解高分子材料的光老化机理并寻找合适的人工加速光老化试验方法来客观地模拟自然使用条件，为材料的研发及应用提供快速的检测与评价方面的依据。
目前常用的人工加速老化试验方法主要有荧光紫外灯老化、碳弧灯老化、氙灯老化、金属卤素灯老化等试验方法，下面详细介绍一下这几种不同的老化测试方法。
1.荧光紫外老化试验紫外光老化试验箱采用荧光紫外灯为光源，通过模拟自然阳光中的紫外辐射和冷凝，对材料进行加速耐候性试验，以获得材料耐候性的结果。
荧光紫外试验可模拟紫外、雨淋、高温、高湿、凝露、黑暗等自然环境条件，通过将这些条件重现并循环开展老化试验。
目前常用的紫外线光源分为长波紫外线光源（UV A 灯）以及短波紫外线光源（UVB灯）两种类别，共包括四种光源，其光谱能量分布见图1[1]。
1.1 长波紫外线光源长波紫外线灯对于比较不同类型聚合物的耐紫外线性能尤为有用。
因为UV A灯的光谱不包含295nm以下的紫外线，跟户外阳光的波长截止点相同，通常不像短波紫外线破坏材料那样快，但它们比较接近真实的户外老化。
目前常用的光源包括：（1）UV A-340光源，在295nm～365nm的紫外波段最接近于太阳光的光谱，它的辐射峰值是在340nm，是目前最接近于户外阳光的紫外光源；（2）UV A-351光源，模拟日光被窗户玻璃过滤后的紫外线部分，它适用于户内环境应用。
高分子材料耐候老化检测技术
63±3℃ -
24±2.5℃ 63±3℃
63±3℃
63±3℃
使用范围
常用模拟户外 户外纺织品 户外涂层
户外涂层 户外涂层 户内材料
49
碳弧灯老化
ASTM G153非金属材料封闭式碳弧灯曝露试验操作
循环 1
曝露循环条件 102m in光 照 18m in光 照 ＋ 喷 淋
2 100%光照
310
330
350
370
390
Wavelength (nm)
35
Fluorescent 荧光紫外
UVB-313光管广泛使用在 汽车耐候漆的实物室筛选 UVA-340光管广泛使用在 模拟户外自然老化 UVA-351光管普遍使用于 模拟透过窗玻璃太阳光的 老化 独立控制各种老化因素： 辐照度、黑板温度、冷凝 喷淋
配备有日光过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间的比较
42
配备有玻璃窗过滤器的Q-SUN光谱和透过玻璃窗的太阳 光谱之间的比较
43
配备有Q/B扩展紫外线过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间 的比较
44
Irradiance (W/m2/nm) 辐照度
CIRA/SL过滤的氙弧光与日光
日光 涂层红外吸收/ 碱石灰玻璃滤光后氙弧光
30± 5%RH 30± 5%RH
黑板温度 63± 2.5℃
63± 3℃
63± 3℃ -
63± 2.5℃ -
24± 2.5℃ 63± 2.5℃
6 3± 2.5 ℃
83± 3℃ 63± 2.5℃
-
适用范围 常用模拟户外
户内纺织品 户内纺织品
户外涂层
户外涂层
户外涂层 户内材料 户内材料
SGS高分子材料物理性能可靠性测试项目
我们服务的产品
塑料原材料和制品 橡胶原材料和制品 发泡材料 胶带涂料 汽车零配件
我们的资质
化学环保测试
ROHS,REACH，卤素，邻苯二甲 酸盐，PAHs 等有害物质测试以及 欧盟食品级，美国，法国，德国等 各国食品级测试
ISO/C17025 国家实验室认可（CNAS）
成分、热学
塑胶原料、制品、涂料成分定性定量分 析，异物分析，灰分，玻纤含量，热失 重（TGA），氧化诱导期(OIT)，玻璃化 温度（Tg），熔点
耐候老化
氙灯老化、紫外老化、碳弧老化、臭氧 老化、高温、低温、恒温恒湿、温湿循 环、水雾测试、盐雾测试（NSS、AASS、 CASS）、气体腐蚀测试
涂料物性
物理性能测试
硬度（邵氏、洛氏、巴氏、球压痕）、 拉伸、弯曲、冲击（IZOD/CHARPY）、 压缩、磨耗（Taber）、密度、熔指(MI)、 热 变 形 温 度 （ HDT ）、 维 卡 软 化 点 （VST）、透光率、耐化学品、耐环境 应力开
电学性能
电阻率（表面、体积）、防静电材料表 面电阻率、介电强度、击穿电压、介电 常数、损耗因子、漏电起痕（PTI、CTI）
燃烧性能测试
氧指数、垂直燃烧（UL94）、水平燃烧、 电线电缆水平燃烧（UL1581）、车用内 部材料水平燃烧（FMVSS302）、灼热 丝测试
可靠性测试
振氙灯老化、紫外老化、碳弧老化、臭 氧老化、高温、低温、恒温恒湿、温湿 循环、水雾测试、盐雾测试（NSS、 AASS 、 CASS ）、 气 体 腐 蚀 测 试 (SO2/H2S/Cl2/NO2)
高分子材料耐候老化测试技术-SGS
昆虫，等等。
10
热 (温度)
热化学作用 反应速度 膨胀/收缩
11
水（露水、雨水和湿度）
物理作用 水合/脱水过程 热冲击 冲刷/侵蚀 化学作用
溶剂/水解
12
其它因素
氧气，臭氧 高能辐射 工业气体 海水 盐雾 霉菌，细菌 昆虫，等等
13
防止老化的措施
46
Solar全日光模拟（金属卤化物灯）
金属卤化物灯是伴随着汽车行业对大型零部件和 整车人工曝晒试验的需要而诞生的。
现在也开始逐渐被广泛的应用于电子及其他行业 。
能较好的模拟日光中的紫外光，可见光和红外光 ，被认为是全光谱日光模拟的光源。
47
金属卤化物灯
48
金属卤化物灯光谱
49
几个基本概念
33
荧光紫外光源
¾ UVB-313 老化速度最快，相关性很差 ¾ UVB-FS40 老化速度很快，相关性很差 ¾ UVA-340 老化速度较快，相关性较好 ¾ UVA-351 模拟透过玻璃窗的老化，相关性较好
34
Fluorescent 荧光紫外
UVB-313光管曾经是最广 泛应用的测试光源，仍广 泛使用在汽车耐候漆的实 物室筛选
41
配备有日光过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间的比较
42
配备有玻璃窗过滤器的Q-SUN光谱和透过玻璃窗的太阳 光谱之间的比较
43
配备有Q/B扩展紫外线过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间 的比较
44
氙灯和荧光紫外灯的光谱对比
45
Xenon Arc氙弧灯
辐照度可独立控制，光/暗循环 降雨、冷凝与湿度多种水分作用方式 样品温度、环境温度独立控制 良好的重复性与重现性 人工加速老化的主流
高分子材料测试技术(阻燃,老化,力学,光学,
52
酸性盐雾试验AASS
ASTM G85-02e1 Annex A1，DIN 50021-1988， ISO 9227-1990，GB/T 10125-1997
试验条件： 1、试验溶液：5% NaCl 2、溶液PH值：3.1~3.3，用醋酸调PH 3、喷雾量：1~2ml/(80cm2.h) 4、雾化室温度：35±1℃ 5、连续喷雾
Irradiance (W /m^2*nm)
2.0
Enclosed Carbon Arc
1.5
1.0
0.5
0.0 270
320
370
420
470
520
570
620
670
720
770
Wavelength (nm)
41
Fluorescent 荧光紫外
荧光灯光源: – UVB-313 – UVA-340 – UVA-351
Wavelength (nm) 波长(纳米)
VIS 55.4%
波长越短, 所含能量就越高，越有可能破坏分子的化学键.
35
常见聚合物的最大活化波长（nm)
36
热 (温度)
n 影响化学及光化学反应速度 n 影响各种添加剂的扩散速度 n 膨胀/收缩加速裂纹和开裂的形成
37
水（湿度）
物理作用 n 水合/脱水过程 n 冲刷/侵蚀 n 热冲击 化学作用
日光 涂层红外吸收/ 碱石灰玻璃滤光后氙弧光
Irradiance (W/m2/nm) 辐照度
Wavelength [nm] 波长[纳米]
46
老化检测标准-汽车材料氙弧灯老化
47
实验室人工老化实例
实验条件：0.68W/m2@340nm, 120h
高分子材料耐候老化测试技术-SGS
UVA-351光管普遍使用于 模拟透过窗玻璃太阳光的 老化
独立控制各种老化因素： 辐照度、黑板温度、冷凝 喷淋
35
Xenon Arc氙弧灯
第一台氙灯发明于1954年。
氙弧灯是一种石英球罩密封的精确气体放电灯， 使用滤光片调节光谱能量分布以模拟各种自然日 光。
辐照度E：单位表面积上辐射通量，w/m2 如常见的0.68 w/m2
光谱辐照度Eλ：用波长为函数表示的辐照强度,w/m2.nm 如,0.77 w/m2.nm@340nm, 45 w/m2@300~400nm
辐射量H：辐射的时间累积，H=∫Edt (J/m2) 如,广州的年平均总辐射量为4590 MJ/ m2
8
Relative Photon Energy 相对光能
辐射能与波长的关系
E = hν = h c/λ
E = Energy 辐射能 h = Planck’s Constant 普朗克常 ν = Frequency 频率 c = Velocity 光速 λ = Wavelength 波长
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
22
人工加速耐候设备的选择
Carbon Arc 碳弧灯 Fluorescent 荧光紫外灯 Xenon Arc 氙弧灯 Solar 全日光模拟（金属卤化物灯）
23
Cabon Arc碳弧灯
碳弧灯是早期的人工耐候老化测试设备，它通过 燃烧碳棒成为光源。
封闭式碳弧灯（UV型） 开放式碳弧灯（Sunshine型）
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试验标准的选择
可根据样品的类别选用相关标准 如：ASTM D4587专门针对油漆及相关涂层 ASTM D4329则针对塑料类产品
高分子材料耐候老化性能检测技术
比较两种测试 实验室的结果能预测实际情况吗？ YES 建立老化数学模型 进行寿命预测
NO
35
我们能做什么？
n 依据标准做测试
n 根据客户要求做测试
n 偏重于人工加速时的性能变化
36
其它耐候测试
n 中性、酸性、铜离子加速盐 雾盐雾试验NSS、 AASS、 CASS n 100%湿度测试
n 有腐蚀介质参与的循环测试
n光
n 温度
n水
7
光波的组成
UVB
UVA
Visible
IRA
IRB
IRC
1,000,000
280
315
400
800
1400
3000
NIR 37.8% UV 6.8%
日光范围
VIS 55.4%
8
辐射能与波长的关系
E = hν = h c/λ
Relative Photon Energy 相对光能 E = Energy 辐射能 h = Planck’s Constant 普朗克常数 ν = Frequency 频率 c = Velocity 光速 λ = Wavelength 波长
2
Wattage 250-300 300-400 400-800 340 420 内 外 测试条件 (W) nm nm nm nm nm Inner Filter Outer Filter Test Conditions 2500 0.1 28.7 278.6 Borosilicate Borosilicate Most common combination for 0.25 0.59 7500 0.6 140.6 1215.4 1.26 2.76 硼硅玻璃 硼硅玻璃 Weathering Tests. 最常用的耐候试验 Soda Lime Most common combinataion for 2500 0.0 27.6 280.8 Type “S” 0.23 0.61 7500 0.0 129.0 1210.7 Borosilicate 钠钙玻璃 lightfastness tests behind window 1.10 2.76 glass. 硼硅玻璃 最常用的在窗内耐晒试验 Quartz Type “S” Weathering Tests with somewhat 2500 0.6 32.3 272.2 0.29 0.59 7500 3.1 160.5 1224.1 1.50 2.79 石英玻璃 Borosilicate more and shorter UV than sunlight. 硼硅玻璃 比日光更多、更强紫外的耐候试验 2500 0.6 33.3 271.6 Type “S” Weathering Tests requiring full CIRA 0.31 0.60 7500 3.2 168.4 1228.3 1.57 2.93 红外吸收玻 Borosilicate spectrum match and/or cooler test 硼硅玻璃 temperatures. 要求全光谱匹配和温度 璃 稍低的耐候试验 Weathering Tests requiring precise Soda Lime match for solar cut-on, full spectrum 2500 0.0 31.3 282.2 CIRA 0.28 0.64 7500 0.1 151.3 1231.8 1.40 3.00 红外吸收玻 钠钙玻璃 match and/or cooler test temperatures.要求精确模拟光截止点 璃 和全光谱匹配，温度稍低的耐候试验 *Small variations are possible, depending on condition of lamp and filters. 受灯管和过滤片状况的影响，可能会有小偏差
高分子材料老化试验分析：高分子材料试验室加速老化
高分子材料老化试验分析：高分子材料试验室加速老化高分子材料自身技术含量高、附加值高，一直是发达国家和跨国公司十分重视的发展领域，具有广阔的市场空间。
因此，也对其质量性能、可靠性水平、保障能力等提出了更高要求。
如何本着节能、低碳和生态发展的原则，最大程度的发挥高分子材料制品的功能，就越来越受到人们的。
而老化正是影响高分子材料可靠性和耐久性的重要因素。
高分子材料的老化现象老化由物理老化和化学老化两种类型。
高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受到各种外界环境因素的影响，其性能逐渐由好变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就属于高分子材料的老化。
不仅造成资源浪费，甚至会因其功能失效酿成更大的事故，而且其老化引起的材料分解也可能会对环境产生污染。
影响高分子材料老化的因素1.宏观影响因素因为高分子聚合物在加工、使用过程中，会受到氧、臭氧、热、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用, 其化学组成和结构会发生一系列变化，物理性能也会相应变坏，如变色和褪色、聚合物发黄、变糊、开裂、龟裂、剥离和分层、翘曲、脆化、拉伸强度损失、粉化、起泡、失光等，这些变化和现象就称为老化。
2.微观影响因素高分子聚合物在热或光的作用下会形成激发态的分子，当能量足够高，分子链就会断裂形成自由基，自由基可以在聚合物内部形成链式反应，继续引发降解，也可能引起交联。
如果环境中存在氧气或臭氧，还会诱发一系列氧化反应，形成氢过氧化物，并进一步分解成为羰基。
如果聚合物中存在残余的催化剂金属离子，或在加工、使用中带入金属离子如铜、铁、锰、钴等，会加速聚合物的氧化降解反应。
高分子材料试验室加速老化为加快试验周期，更快的得到老化数据，试验室通常使用人造光源模拟日光辐射，匹配不同的温湿度及淋雨条件等，可以模拟各种自然气候。
1）光源的选择常用的人造光源有氙弧灯、金属卤素灯及紫外荧光灯。
紫外荧光灯在中波紫外和短波紫外范围内，能很好的模拟日光。
而氙弧灯和金属卤素灯在全光谱均能很好的模拟日光。
汽车用高分子材料的老化测试技术进展
汽车用高分子材料的老化测试技术进展颜景莲 王 玲 梁星才(广州电器科学研究院气候试验中心,广州 510300) 摘要 介绍影响汽车材料老化的主要因素,概述了国内外关于汽车材料、零部件、整车等的老化测试技术最新进展,包括自然老化和人工加速老化。
另外,针对汽车内饰件和外饰件使用环境不同,给出了相关的试验标准。
关键词 汽车用高分子材料 老化测试 自然老化 人工加速老化 试验标准 随着汽车制造业的发展,如何节能、提高质量、提高功能、节约用材、简化工艺越来越成为汽车制造行业关注的焦点。
汽车塑料化已成为重要的技术途径之一,且已成为发展趋势。
塑料作为结构件和功能件(如塑料保险杠、仪表板、燃油箱等)已得到广泛应用,越来越多的高分子材料在汽车中发挥着重要作用。
随着塑料在汽车上的广泛应用和安全性能的重视,汽车用高分子材料的老化测试技术备受重视。
据此,笔者对汽车用高分子材料的老化测试技术作一介绍。
1 基本老化因素 汽车用高分子材料老化降解的三个主要气候因素:日光辐射、温度和湿度。
不同波长的光对高分子材料造成破坏的程度不同,特定的高分子材料只吸收特定波长的光;材料与水的接触也分为不同的方式和阶段,这些不同都会导致不同的降解过程;温度的冷热循环会产生机械应力,这点对复合材料尤为明显。
在实际老化中,温度、湿度和辐射三者的作用是不可分割的,它们的协同作用增加了研究材料老化的难度。
除此之外,还有很多其它因素如风沙、飘尘等,在老化试验中,通常仅考虑日光辐射、温度和湿度三因素。
1.1 日光辐射到达地球表面的日光可分为三个主要波段。
根据CIE第85号定义,到达地球表面的日光是由波长范围为295～3000nm的光组成,见表1[1]。
表1 到达地球表面的日光组成波长/nm名称能量百分比/%295～385紫外线4～7385～780可见光48～51780～3000红外线45 虽然紫外线占的比例不大,但其在材料的老化过程中却起着举足轻重的作用,因为这部分光线波长短、能量高,破坏油漆、塑料等高分子材料化学键的几率较高,会引起高分子材料的降解老化。
SGS 高分子测试项目
铅笔硬度 \漆膜厚度\附着力\漆膜光泽度\Taber 磨耗\抗砂砾碰撞测试\温度冲击 耐 100%相对湿度\盐雾测试\膜耐清洁剂,汽油,机油\快速紫外老化\氙灯老化
测试后外观评价
粉末涂料\(欧洲 Qualicoat 标准)\铅笔硬度膜光泽度\涂层厚度\附着力\杯突试验 耐冲击性\弯曲试验\耐灰浆试验\耐酸性\盐雾试验\抗沸水性试验\氙灯老化试验 耐湿热试验\耐溶剂性\色差试验\有机物含量分析
试验标准
IE ASTM (美国材料实验协会） EN (欧盟标准） BS (英国标准） MIL (美国军标） GJB (国军准） GB (国标） 行业、企业标准 根据客户要求的测试条件
测试的产品
汽车，电子，家电，机械、包装等 C (国际电工委员会）
八、成分分析
材料实验室应用先进的科学仪器，积累多年实践经验，对各种材料进行定性及定量的成分分 析，曾帮助多个客户成功解决了生产工艺以及国内外贸易上出现的问题。我们给予您的不仅 仅是数据，更重要的是对客观实际公平、公证的评价。我们将一直致力于为您解读更多、更 准确的未知参数
测试产品
奶嘴 食品容器橡胶垫片、垫圈 瓶塞 压力锅密封圈 饮水机胶管、密封圈 水袋
二、发泡材料
海绵、泡沫材料广泛应用于保温材料、包装、鞋类、服装等，我们可以对各种硬质、软质， 包括 PU、PS、POM 等各类发泡材料进行测试。
测试项目
表观密度 压缩强度 压陷硬度 拉伸强度 吸水率 热传导系数 回弹性 燃烧性能
安全及环保性能 1. VOC，甲醛，苯，甲苯，二甲苯，游离 TDI，PAHs 2. 重金属检测 EN71-3，ASTM F963，ROHS 3. 安全防火
木器漆检测项目
铅笔硬度 附着力 漆膜厚度 漆膜光泽度 耐低温
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SGS-CSTC Shanghai Materials Laboratory
He Yihu/ 何翼虎
September, 2008
老化的概念
老化(WEATHERING):
高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。
耐候老化测试目的
老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。
但是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。
老化的主要原因
结构
如：不饱和双键（C=C）、苯环、支链、羰基（－CO－）、末端上的羟基（－OH），等等。
例如：
•聚丙烯不如聚乙烯耐老化－CH3
•二烯烃聚合的橡胶容易发生热氧、光氧、臭氧老化
含C=C双键
•聚酯纤维容易老化－CO－容易水解
电磁波谱
紫外部分所占的比例
常见化学键的光敏感波长
Bond键Bond Energy键能Wavelength 波长
(Kcal/mol)(nm)
C=O174164
C=C145197
C-C (Aromatic)芳香类124231
C-H (Acetylene)乙炔121236
C-H (Ethylene)乙烯106270
C-H (Aromatic)芳香类103278
C-H (Methane)甲烷102280
O-H (Methanol)甲醇100286
O-H (Ethanol)乙醇100286
C-H (Ethane)乙烷99289
C-O (Ethanol)乙醇92311
C-O (Methanol)甲醇89321
C-C (Ethane)乙烷84340
C-Cl(Methyl Chloride)氯化甲烷84340
C-C (Propane)丙烷83345
C-Cl(Ethyl Chloride)氯化乙烷81353
C-O (Methyl Ether)甲醚76376
RO-OR (Peroxide)过氯化物64447
RO-OH (Hydroperoxide)氢过氧化物36794
辐射能与波长的关系
Wavelength (nm) 波长(纳米
R e l a t i v e P h o t o n E n e r g y 相对光能
250300350400450500550600700800
650750E = h ν= h c/λ
E = Energy 辐射能
h = Planck’s Constant 普朗克常ν= Frequency 频率c = Velocity 光速λ= Wavelength 波长
波长越短, 所含能量就越高，越有可能破坏分子的化学键，紫外线的能量极高，只要其能量达到
或超过了高分子化学键的键能，就足以破坏高分子的化学键，导致高分子的分解。
老化的主要原因 外界或环境因素阳光
热
水
氧气
臭氧
高能辐射工业气体海水
盐雾
霉菌
细菌
昆虫，等等。
热(温度)
热化学作用
反应速度
膨胀/收缩
水（露水、雨水和湿度）
物理作用
水合/脱水过程
热冲击
冲刷/侵蚀
化学作用
溶剂/水解
其它因素
氧气，臭氧 高能辐射
工业气体
海水
盐雾
霉菌，细菌 昆虫，等等
防止老化的措施
改善高分子的结构以提高老化的能力
如：三元乙丙橡胶，耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。
在合成材料加工过程中添加防老剂
如：抗氧剂、紫外光稳定剂、热稳
定剂、防霉剂等
物理防护的方法
如涂漆、镀金属等
耐候测试方法
户外曝晒的方法
户外直接曝光是指把材料直接暴露在日光和其它的气候条件下，是最直接评估材料耐候性能的方法。
测试周期通常为12~24个月。
每个循环周期为24h，每个循环中包含有1个黑暗循环，每个循环是不断变化的。
国外（Florida、Arizona）国内（海南、敦煌、漠河、拉萨）
自然静态暴晒 自然加速暴晒
紫外线辐照强度随地区而异
大气曝晒汽车部件试样的变化
整车涂层曝晒一年的老化
车尾灯曝晒二年变褪色
车密封条曝晒半年有大量析出物曝晒10个月汽车出水管裂纹老化情况
户外曝晒的优点与不足 优点：
吻合性很好
简单，易于操作
绝对成本低
不足：
通常周期非常长
全球气候多样性
不同样品在不同气候下敏感性不
一致
重复性差
实验室人工加速老化测试
实验室模拟的表达方式
光
—能量，w/m2
—昼夜,光/暗循环 水
—湿度，%RH
—下雨，喷淋
—凝露，冷凝
温度
—黑板温度(BPT)
—黑标温度(BST)
人工加速耐候设备的选择
Cabon Arc碳弧灯
碳弧灯是早期的人工耐候老化测试设备，它通过燃烧碳棒成为光源。
封闭式碳弧灯（UV型）
开放式碳弧灯（Sunshine型）
Carbon Arc 碳弧光谱与太阳光谱0.0
0.5
1.0
1.5
2.02.5
3.0
270320370420470520570620670720770
Wavelength (nm)
I r r a d i a n c e (W /m ^2*n m )Direct Sun
Sunshine Carbon Arc
Enclosed Carbon Arc
Carbon Arc 碳弧
日光或开放式：在日本仍用于汽
车材料的老化测试
封闭式：在日本仍用于材料的褪色及色牢度测试
不能精确模拟太阳光，可作为粗略的筛选工具，更多的国家和厂商采用氙灯和紫外灯。
Fluorescent 荧光紫外
荧光灯光源:
–UVB-313
–UVA-340
–UVA-351
荧光紫外老化箱结构
荧光紫外灯管分布及喷头
样品架
荧光紫外光谱与太阳光谱
荧光紫外光源
¾UVB-313老化速度最快，相关性很差
¾UVB-FS40老化速度很快，相关性很差
¾UVA-340老化速度较快，相关性较好
¾UVA-351模拟透过玻璃窗的老化，相关性较好
Fluorescent 荧光紫外 UVB-313光管曾经是最广
泛应用的测试光源，仍广
泛使用在汽车耐候漆的实
物室筛选
UVA-340光管广泛使用在
模拟户外自然老化
UVA-351光管普遍使用于
模拟透过窗玻璃太阳光的
老化
独立控制各种老化因素：
辐照度、黑板温度、冷凝
喷淋
Xenon Arc氙弧灯
第一台氙灯发明于1954年。
氙弧灯是一种石英球罩密封的精确气体放电灯，使用滤光片调节光谱能量分布以模拟各种自然日光。
氙弧灯是目前世界上最广受欢迎的光源，被大量应用于纺织、涂料、聚合物、汽车以及电子行业。
Xenon Arc氙弧灯
水冷式氙弧灯风冷式氙弧灯
Xenon Arc氙弧老化仪结构
水冷与风冷
旋转与平放
Xenon Arc氙弧灯滤镜
Flat Array Q-Sun R otating Drum Style Tester 平板型Q-Sun 旋转鼓型试验箱
通过不同的滤镜组合，可以达到不同的效果
Q-Sun滤镜系统Atlas滤镜系统适用条件
Daylight B/B (硼硅酸盐/硼硅酸盐)大部分的气候测试
Window B/SL（硼硅酸盐/碱石灰）透过玻璃窗的色牢度
Q-B Q/B (石英/硼硅酸盐)更强的UV和短波长的UV
CIRA/B
全波段或更低的温度
(涂层红外吸收/硼硅酸盐)
CIRA/SL
(涂层红外吸收/碱石灰)更精确的全波段过滤，较低的温度
经各种滤镜后光谱图
Spectral Power Distribution of Xenon Arc Lamps with Various Filter Combinations
配备有日光过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间的比较
配备有玻璃窗过滤器的Q-SUN光谱和透过玻璃窗的太阳
光谱之间的比较
配备有Q/B扩展紫外线过滤器的Q-SUN光谱和太阳光谱之间
的比较
氙灯和荧光紫外灯的光谱对比
Xenon Arc氙弧灯
辐照度可独立控制，光/暗循环
降雨、冷凝与湿度多种水分作用方式 样品温度、环境温度独立控制
良好的重复性与重现性
人工加速老化的主流
Solar全日光模拟（金属卤化物灯）
金属卤化物灯是伴随着汽车行业对大型零部件和整车人工曝晒试验的需要而诞生的。
现在也开始逐渐被广泛的应用于电子及其他行业。
能较好的模拟日光中的紫外光，可见光和红外光，被认为是全光谱日光模拟的光源。
金属卤化物灯
金属卤化物灯光谱
几个基本概念
辐照度E：单位表面积上辐射通量，w/m2
如常见的0.68 w/m2
光谱辐照度E
：用波长为函数表示的辐照强度,w/m2.nm
λ
如,0.77 w/m2.nm@340nm, 45 w/m2@300~400nm
辐射量H：辐射的时间累积，H=∫Edt(J/m2)如,广州的年平均总辐射量为4590 MJ/ m2。