人工加速老化试验方法简述

人工加速老化试验方法简述

罗宁张欣

涂料、塑料等高分子材料在使用过程中经常出现粉化、变色、起泡、裂纹、脱落等现象，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氙灯（Q-SUN ）、荧光紫外灯（QUV ）、碳弧灯、金属灯等。我们对材料的人工加速老化试验方法进行简述，以提高员工对老化的深入认识，供技术人员在研发与检测中参考。一、光老化机理

涂料、塑料等高分子材料在受日光照射时，会发生一系列反应，主要是光化学反应。根据光化学反应第一、第二定律，发生光化学反应的的物质首先要吸收太阳光，即物质的分子或原子能够吸收光能，使分子或原子处于高能状态；其次一个分子或原子吸收的能量必须大于其键能，这样才能使物质发生降解，即老化。而涂料、塑料等高分子材料往往含有在聚合过程中残留的为量杂质，聚合物本身含有的一些不归整结构等自身化学结构的老化弱点，当这些高分子材料受太阳光照射后，材料的老化弱点首先被攻破，出现原子或分子键的切断、交联、链的移动、断裂及侧链的变化等现象的单独或同时的发生。老化就是完全的解聚反应，使高分子的末端，从原子间键弱的部分断裂。老化后的高分子材料即出现表面粉化、变色、起泡、裂纹、脱落等现象。

高分子材料的波长敏感性是影响老化的一个重要因素，常见的涂料材料的敏感波长见下表。

二、光老化试验方法 1、碳弧灯光老化试验方法

碳弧灯是一种较古老的技术，碳弧仪器最初被德国合成染料化学家用来评估被染纺织品的耐光度。碳弧灯分为封闭式和开放式碳弧灯，无论哪种碳弧灯，其谱图与太阳光的谱图相差都比较大。由于该项目技术的历史较长，最初的人工模拟光老化技术都是采用该设备，因此在早些的标准中还能见到该方法，尤其是在日本的早期标准中常常采用碳弧灯技术作为人工光老化试验手段。

2、紫外荧光灯光老化试验方法

荧光紫外灯是波长为254nm 的低压汞灯，由于加入磷共存物使其转换成较长的波长，荧光紫外灯的能量分布取决于磷共存物产生的发射光谱和玻璃管的传扩。荧光灯分为UV A 与UVB ，你的暴露应用决定了应该使用哪一类的紫外灯管。下表为UV 灯管的分类与适用范围。

3、氙灯光老化试验方法

氙弧灯能模拟完整的全太阳光光谱，它包括了紫外光、可见光和红外光光谱。经过过滤的氙弧灯是测试颜料、染料和油墨等产品的光稳定性的最佳光源，这些产品对太阳光中的长波光和可见光很敏感。氙弧灯可以精确调节其光谱能量分布，可

以模拟各种条件下的自然光，从大气层外的太阳光到透过玻璃窗的日光等。另外，通过改变氙灯的辐照强度、温度、湿度等参数，可以模拟不同产品的使用环境，如汽车内外等。图3

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为氙灯不同辐照度与自然光的光谱对比，其中光强0.55 W/m与自然光最为相近。目前使用氙灯进行人工加速老化试验已成为一种首选的、通用的光老化试验方法，而且相应的氙灯老化试验方法也很多，如ISO 、ASTM 、SAE J、GM 等。

4、金属卤素光老化试验方法

金属卤素灯是一种气体放电灯，利用金属卤化物通电可以提供与直射和散射非常相似的光谱能量的分布。该方法具有高效性，通过对多个放射光源一定的放置方式，可以产生单一的照射光源效果。金属卤素灯的光谱分布与地球表面接收到的太

阳光非常相似，但由于金属卤素灯规模比较大，主要适用于汽车整车及其零部件及电工电子产品等大型设备的人工光老化加速试验。

三、老化检测标准

※ASTM G155非金属材料氙灯曝露试验的检测标准

※ISO11341·1994涂料氙灯曝露试验标准（GB/T 1865-1997等效采用ISO11341·1994）

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