氙燈老化試驗箱和紫外老化試驗箱的分析比較

氣候和陽光輻照是損害涂料、塑料、油墨及其他高分子材料的主要原因，這種損害包括失光、褪色、黃變、開裂、脫皮、脆化、強度降低及分層。即使是室內(nèi)的光及通過玻璃窗透射的太陽光也都會使一些材料老化，比如引起顏料、染料等褪色或變色。

對許多制造商而言，產(chǎn)品的耐老化和耐光性是極其重要的。加速檢測老化和光穩(wěn)定性的設(shè)備被廣泛用于研究開發(fā)、質(zhì)量、控制和材料檢定，這些檢測設(shè)備提供快速并且可重復(fù)的測試結(jié)果。近年來，低價位且使用方便的實驗室檢測設(shè)備已經(jīng)開發(fā)出來，包括QUV紫外加速老化設(shè)備符合ASTMG154）Q-Sun氙燈試驗箱符合ASTMG155。

測試抗老化和光穩(wěn)定性的*方法經(jīng)常引起爭論。幾年來，各種各樣的方法都被應(yīng)用過，現(xiàn)在大部分研究者使用自然曝露方法,Q-Sun氙弧燈或QUV加速老化試驗設(shè)備。自然曝露測試方法有很多優(yōu)點，實際、便宜、易于操作，然而大部分制造商不愿意等上幾年的時間來觀察一種新的改良的產(chǎn)品設(shè)計是否真的得到改進。

Q-Sun氙弧燈試驗箱和QUV紫外老化試驗箱是應(yīng)用zui廣泛的加速老化檢測設(shè)備，這兩種檢測設(shè)備的測試原理*不同。Q-Sun氙燈試驗箱模擬太陽光的所有光譜，包括紫外線（UV）、可見光和紅外線（IR），氙燈光譜在295nm到800nm范圍內(nèi)基本上與太陽光的光譜相吻合（如圖1所示）。Q-Sun被用來測試許多產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對紫外線的長波段、可見光及紅外線較敏感。

QUV不能模擬全光譜太陽光。它的原理是，對于曝露在室外的經(jīng)久耐用的材料，紫外線的短波段300~400nm是引起老化損害的zui主要原因（如圖1所示）。從中可以看出，在紫外線的短波區(qū)域，即從365nm到太陽光的zui低波段，QUV能很好地模擬太陽光，然而，對于長一點的波長它將無能為力。

測試的*方法依賴于測試需要，每種方法都可能非常有效。應(yīng)該根據(jù)被測產(chǎn)品或材料、zui終的應(yīng)用條件、所考慮的降解模式和預(yù)算來選擇合適的檢測設(shè)備。

1老化的3要素

光照、高溫和潮濕，這3個因素中的任何一個都會引起材料的老化損害，但它們往往同時發(fā)生作用，所造成的危害將大于其中任一因素的單獨作用。

1.1光照

不同材料對光的敏感性不同。對于經(jīng)久耐用的材料，如大多數(shù)涂料、塑料，紫外線的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而，對于不是那么經(jīng)久耐用的材料，比如一些顏料和染料，紫外線的長波段甚至可見光也會使其產(chǎn)生嚴重的老化。

1.2高溫

當(dāng)溫度升高時，光的破壞作用也將隨之增大。盡管溫度不影響主要的光致反應(yīng)，但卻影響次要的化學(xué)反應(yīng)。實驗室老化測試必須提供的溫度控制，通常還通過升溫的方法來加速老化過程。

1.3潮濕

露水、雨水及高濕度是引起潮濕危害的主要原因。研究表明，放在室外的物品每天都將長時間（平均每天8-12h處于潮濕狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，由潮氣形成的露水是室外潮濕的主要因素，露水造成的危害比雨水更大，因為它附著在材料上的時間更長，引起更為嚴重的潮濕吸收。當(dāng)然，雨水對材料的危害也很大，雨水將引起熱沖擊。比如一輛在炎熱夏日里溫度升高的汽車突然因陣雨而急劇降溫，就會產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。雨水沖刷引起的機械侵蝕也會加速材料發(fā)生老化，如木材涂層因雨水沖洗去除了表面老化層，將未老化的里層暴露于太陽光下，從而產(chǎn)生進一步老化。