分子材料老化測(cè)試_光老化測(cè)試
高分子材料的老化測(cè)試主要分為自然老化試驗(yàn)以及人工加速老化試驗(yàn)。
●自然老化試驗(yàn):
大氣靜態(tài)老化試驗(yàn)、自然儲(chǔ)存老化試驗(yàn)、自然介質(zhì)老化試驗(yàn)和自然生物老化試驗(yàn)等。
●人工加速老化試驗(yàn):
包括熱老化、光老化、臭氧老化、人工氣候老化、光臭氧老化等。
今天主要來介紹其中之一的光老化測(cè)試實(shí)驗(yàn),我們的介紹從光源、測(cè)試方法、設(shè)備三方面來進(jìn)行。
太陽輻射在進(jìn)入大氣層之前是波長(zhǎng)在0.7-3000nm之間的連續(xù)光譜,穿過大氣層后到達(dá)地面的太陽輻射波長(zhǎng)在290-3000nm之間的電磁波。對(duì)材料造成老化的主要為290-400nm紫外光。
其它光源:
除了太陽光以外,其余的人造光源也會(huì)對(duì)材料造成一定的破壞,如紫外殺菌燈(UVC-UVB)、照明光源、射線等。
目前,光老化測(cè)試主要是針對(duì)太陽光而進(jìn)行的 ……
●光老 化 測(cè)高分子材料受到光照產(chǎn)生光降解的過程造成材料老化,造成大部分高分子材料老化的光源主要是01 自然暴曬
自然暴曬是最最直接的材料光老化測(cè)試方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠、方法便捷但是老化速度緩慢、試驗(yàn)周期長(zhǎng),不能及時(shí)滿足科研與生產(chǎn)的需要。
自然暴曬需要根據(jù)材料的應(yīng)用場(chǎng)景來選擇合適的暴曬條件,根據(jù)太陽輻照度、溫度、濕度等條件選擇與制品應(yīng)用匹配的暴曬場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。
自然暴曬不是簡(jiǎn)單地把材料放在戶外進(jìn)行暴曬,也要遵循一定的程序。樣品的大小,背墊的材質(zhì),面對(duì)陽光的方向和角度,樣品架下是反光的水泥地還是不反光的草坪,暴曬開始的季節(jié)等等,都是需要考慮的因素。
在專業(yè)的曝曬場(chǎng),還會(huì)配置樣品輔助移動(dòng)設(shè)備,讓樣品可以像向日葵一樣,隨著日光旋轉(zhuǎn),并用鏡面將入射光聚集,以保證最大限度照射到陽光。
例如的暴曬場(chǎng):美國(guó)的佛羅里達(dá)和亞利桑那和澳大利亞的阿倫加。在中國(guó),各個(gè)典型氣候地區(qū)也都有自然暴曬場(chǎng),如敦煌、海南、重慶、漠河、西藏。
02 人工加速老化
氙燈
氙燈是目前的人工光源中,模擬光降解好的一種。在紫外區(qū)間,氙燈光譜和太陽光非常接近。由于氙燈在可見光區(qū)間有發(fā)射,有顏色的樣品,氙燈測(cè)試效果比紫外燈測(cè)試效果明顯更接近真實(shí)情況。
氙燈老化裝置有轉(zhuǎn)鼓式和平板式。
轉(zhuǎn)鼓式氙燈的代表是Atlas公司的Weather-O-Meter。實(shí)驗(yàn)箱的中心有垂直光源,氙燈燈管外有冷卻純水,會(huì)過濾掉一部分紅外線,同時(shí)起到循環(huán)冷卻的作用。試樣置于旋轉(zhuǎn)架上,與光源保持一定距離。
Q-Lab公司的Q-Sun系列氙燈老化儀則是平板式,樣品置于光源下方。兩種形式的氙燈輻照強(qiáng)度均可通過電壓高低控制。實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、濕度也都是可控的。通過程序控制,可以用燈的亮、暗來模擬白天黑夜,用噴淋來模擬下雨和冷凝。
上圖 ▲ 日光過濾器光譜和太陽光光譜的比較
常見的用于塑料的氙燈老化標(biāo)準(zhǔn)如:
塑料行業(yè):
ASTM G155-1,
ISO 4892-2a
汽車行業(yè):
SAE J2412,
SAE J2527,
VW PV 1303
紡織行業(yè):ISO105-B02
紫外
熒光燈
紫外熒光燈也是使用歷史較長(zhǎng)的一種人工光源。雖然對(duì)紫外區(qū)間的模擬不如氙燈好,但是其造價(jià)低,易維護(hù),特別是它加速較快。如果數(shù)據(jù)僅用于對(duì)比而無需壽命預(yù)測(cè),紫外熒光燈是一個(gè)很經(jīng)濟(jì)的選擇。Q-Lab公司的QUV測(cè)試儀可謂紫外熒光燈測(cè)試設(shè)備的經(jīng)典。測(cè)試箱呈梯形,樣品置于鋁制背板上,面對(duì)8根燈管。輻照度、溫度也都可調(diào),但濕度一般不予控制。
紫外熒光燈管最常見的是UVA-340、UVB-313兩種,UVA-340燈的峰值出現(xiàn)在340nm處,UVB-313燈的峰值出現(xiàn)在313nm處。
UVA-340燈在295nm- 365 nm區(qū)間對(duì)太陽光的模擬很好,只在大于365nm以后,偏離日光光譜較遠(yuǎn)。UVB-313燈則模擬性相對(duì)較差,但是其強(qiáng)度較高,對(duì)老化的加速快。
常見的紫外熒光燈老化標(biāo)準(zhǔn)是ASTM G154, 它附有多個(gè)推薦實(shí)驗(yàn)條件,分別適合不同的材料和行業(yè)。
其他
其他人工光源還包括汞燈,高壓汞燈等,多因模擬性差較少使用。金屬鹵素?zé)魪?qiáng)度較高,但隨意調(diào)整強(qiáng)度會(huì)影響光譜分布,在特定的場(chǎng)合,如整車暴曬時(shí)會(huì)采用。
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SAMPE中國(guó)第二十屆國(guó)際先進(jìn)復(fù)合材料展覽會(huì)
展會(huì)城市:北京市展會(huì)時(shí)間:2025-06-18