| UV/紫外/太陽輻射/氙燈 老化測(cè)試 |
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氣候和陽光輻照是損害涂料、塑料、油墨及其它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(qiáng)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(huì)使一些材料老化,比如引起顏料、染料等褪色或變色。太陽光譜輻射中造成材料老化的主要是紫外線輻射。 紫外線波段劃分及老化原理 ● UVA波段 波長(zhǎng)320~400nm,又稱為長(zhǎng)波黑斑效應(yīng)紫外線 。它有很強(qiáng)的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長(zhǎng)波紫外線有超過98%能穿透臭氧層和云層到達(dá)地球表面。 ● UVB波段 波長(zhǎng)280~320nm,又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線 。中等穿透力,它的波長(zhǎng)較短的部分會(huì)被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收,只有不足2%能到達(dá)地球表面,在夏天和午后會(huì)特別強(qiáng)烈。 ● UVC波段 波長(zhǎng)200~275 導(dǎo)致材料老化的因素主要有三類,它們分別是: 1、太陽光 Sunlight; 2、溫度Temperature; 3、潮濕 Moisture。 結(jié)論:只有UV一直照射制品,時(shí)間久了制品表面會(huì)形成一種保護(hù)層不再老化。潮濕環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮,制品會(huì)老化更快,如果有噴淋的話,對(duì)制品表面有沖擊力,破壞這個(gè)保護(hù)層,致使老化現(xiàn)象更明顯,這樣的協(xié)同作用更接近現(xiàn)實(shí)室外天氣環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)室中的各種老化測(cè)試介紹 (一)UV老化 問:UV燈管類型有哪些? 共有兩種類型的UV燈管:UVA-340,UVB-313。 問:不同類型的UV燈管用途有何不同? UVA-340:模擬陽光中的紫外線部分,主要用于戶外產(chǎn)品的光老化試驗(yàn)。最接近日光照射室外紫外輻射。 UVA-351:用于模擬穿過窗玻璃的陽光的紫外線部分,主要用于室內(nèi)。 UVB-313:廣泛應(yīng)用于耐久性材料的快速、節(jié)省的測(cè) ○ 0.68W/m2@340nm 相當(dāng)于夏季正午的陽光,得到快速的效果; ○ 1.38W/m2@340nm 兩倍于太陽最大值,得到快速的效果; ○ 0.35W/m2@340nm 相當(dāng)于三月/九月的日光,適合普通測(cè)試或較低UV光強(qiáng)的測(cè)試。 (三)UVB老化 實(shí)驗(yàn)室UVB-313燈的輻照度: ○ 0.67W/m2@340nm; ○ 1.23W/m2@340nm 非?焖俚臏y(cè)試,應(yīng)用于質(zhì)量控制或耐久性好的材料測(cè)試; ○ 0.48W/m2@340nm UVB-313燈管執(zhí)行SAE J2020標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間光照。 (四)氙燈老化 圖 | 氙燈老化箱 1、氙燈老化 Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱的氙弧燈可以最真實(shí)地再現(xiàn)全光譜太陽光,包括紫外線、可見光和紅外線。對(duì)于許多材料的測(cè)試需要將其曝露在全光譜下,以提供準(zhǔn)確的模擬,特別是在色牢度測(cè)試和耐光性測(cè)試中。 氙弧燈光源必須經(jīng)過適當(dāng)過濾,才能得到特定需求的光譜。光譜的差異可能影響樣品老化的速度和類型。(氙燈老化箱里面配備濾光器) 2、氙燈老化-濾光 ● 日光濾光器 日光濾光器用來模擬戶外直射陽光。它與大多數(shù)的戶外應(yīng)用環(huán)境具有較好的相關(guān)性。通常在戶外使用的材料,如屋頂或戶外涂料,應(yīng)使用日光濾光器進(jìn)行測(cè)試。Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱有三種不同類型的日光濾光器可選:Daylight – F、Daylight – Q 和 Daylight B/B。 ● 窗玻璃濾光器 窗玻璃濾光器模擬窗玻璃透射陽光。該光譜還可模擬一些室內(nèi)照明,如典型的商業(yè)或辦公場(chǎng)所的光照環(huán)境。窗玻璃濾光器用于測(cè)試室內(nèi)材料,如印刷材料或紡織品。具有四種不同的窗玻璃濾光器:Window - Q、Window - B/SL、Window SF-5 和 Window - IR。 ● 紫外延展濾光器 紫外延展濾光器允許在自然太陽光正常截止點(diǎn)以下的紫外光通過。該濾光器用于提供更快更嚴(yán)酷的測(cè)試條件。紫外延展濾光器被要求用于一些汽車、航空領(lǐng)域的測(cè)試。Q-SUN有兩種紫外延展濾光器可選:Extended UV - Q/B 和 Extended UV - Quartz。 實(shí)驗(yàn)室老化實(shí)驗(yàn)?zāi)M測(cè)試時(shí)間與大自然環(huán)境時(shí)間的相關(guān)性 首先,老化的機(jī)理比較復(fù)雜,通常認(rèn)為陽光中紫外光段是導(dǎo)致高分子材料老化的主要因素,但是紫外光所有引起的老化又不是線性的 籠統(tǒng)的要求實(shí)驗(yàn)室老化和自然老化的比較其實(shí)是個(gè)偽命題。必須指明什么條件的實(shí)驗(yàn)室老化(輻射強(qiáng)度、循環(huán)模式)和某個(gè)地域的戶外自然老化。 而且,沒有理論換算公式,不同的地域的老化時(shí)間的換算都應(yīng)該是通過試驗(yàn)獲取的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)! 比如,根據(jù)美國(guó)一項(xiàng)試驗(yàn),UVA-340輻照,1.35W/m2@340nm,4H光照/4H冷凝,黑標(biāo)50℃的測(cè)試條件,其2000小時(shí)的測(cè)試結(jié)果與亞利桑那州2年自然老化數(shù)據(jù)比較吻合,但我們不能說,1000H測(cè)試相當(dāng)于1年的自然老化。 UV紫外老化試驗(yàn)箱中多長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試相當(dāng)于戶外暴曬一年? 為什么我們不管使用多么先進(jìn)、多么可靠性高的UV紫外線耐氣候設(shè)備都無法得出上面的數(shù)據(jù)?那時(shí)因?yàn)椴牧纤胖玫拇笞匀画h(huán)境中存在下列幾點(diǎn)的不確定性: 1、戶外曝曬場(chǎng)的地理緯度(越靠近赤道,紫外線越強(qiáng)),海拔高度(海拔越高意味著紫外線越強(qiáng))。所以面對(duì)使用在不同地域的同類產(chǎn)品所試驗(yàn)的要求也不一樣。 2、當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境,例如風(fēng)速會(huì)影響測(cè)試樣品的風(fēng)干程度或接近水源的地方會(huì)促進(jìn)露水的形成。(常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)型UV紫外線耐氣候試驗(yàn)箱是沒有風(fēng)速要求的,試驗(yàn)箱存在的風(fēng)是給加熱管散熱的熱風(fēng),但是其風(fēng)速是不可控的。) 3、由于每年的氣候不同,同一地區(qū)次年天氣對(duì)樣品的影響有可能是上一年的2倍。 4、季節(jié)的影響,比如,冬天的戶外氣候?qū)υ嚇拥钠茐淖饔煤拖募緩?qiáng)烈的陽光和紫外線對(duì)試樣的破壞程度有很大的差異。 5、樣品的朝向(偏南5度和正北就有很大不同)。 6、 樣品的絕緣與否。 7、試驗(yàn)箱的測(cè)試周期(紫外線光照時(shí)間以及冷凝潮濕時(shí)間)。 8、試驗(yàn)箱的操作溫度(溫度越高,老化越快),可根據(jù)實(shí)際的試樣試驗(yàn)需求在試驗(yàn)箱上設(shè)定不同的溫度,一般標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)箱的溫度可設(shè)定為常溫到70℃。 所以談?wù)揢V紫外試驗(yàn)箱和戶外曝曬長(zhǎng)度之間的換算條件是沒有任何意義的。原因是UV紫外線試驗(yàn)箱中的環(huán)境是恒定的,而試樣所存在的大自然環(huán)境則是千變?nèi)f化沒有規(guī)律可循的。 以上幾點(diǎn)局限性使人工加速老化試驗(yàn)的結(jié)果很難與大氣自然老化結(jié)果取得對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確可靠的換算關(guān)系, 人們很難回答在人工老化試驗(yàn)中試樣暴露單位時(shí)間會(huì)相當(dāng)于實(shí)際的大氣自然老化中暴露多長(zhǎng)時(shí)間, 也很難找到不同加速老化試驗(yàn)方法所取得結(jié)果之間的準(zhǔn)確換算關(guān)系。 |
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