光照老化
气候和阳光辐照是损害涂料、塑料、油墨及其它高分子材料的主要原因,这种损害包括失光、褪色、黄变、开裂、脱皮、脆化、强度降低及分层、即使是室内的光及通过玻璃窗透射的太阳光也都会使一些材料老化,比如引起颜料、染料等褪色或变色。
氙灯老化与UV老化
氙灯(Xenon lamp):填充氙气的光电管或闪光电灯。其光谱能量分布与阳光中紫外,可见光部分相似。
荧光紫外灯(UV lamp):发射400nm以下紫外光的能量至少占总输出光能80%的荧光灯。
UV和氙灯测试的区别
UV测试主要考虑紫外光对于产品的影响,其波长范围为300~400nm;氙灯测试不仅考虑紫外光的影响,还考虑可见光的影响,其波长范围为300~800nm。
UV老化
UV灯管类型: UVA-340,UVB-313,UVA-351
不同类型的UV灯管的用途:
UVA-340:模拟阳光中的紫外线部分,主要用于户外产品的光老化试验。
UVB-313:广泛应用于耐久性材料的快速、节省的测试,会加速材料的老化。
UVA-351:用于模拟穿过窗玻璃的阳光的紫外线部分,主要用于室内。
完整的UV测试条件包括:
1.灯管类型
2.辐照强度(irradiation)
3.非光照类型(冷凝和喷淋)(condensation and spray)
4.光照和非光照时的温度
5.光照和非光照的时间
6.测试总时间或测试循环次数。
实验室UVA-340灯的辐照度
A.0.68W/m2@340nm 相当于夏季正午的阳光,得到快速的效果;
B.1.38W/m2@340nm 两倍于太阳最大值,得到快速的效果;
C.0.35W/m2@340nm 相当于三月/九月的日光,适合普通测试或较低UV光强的测试。
实验室UVB-313灯的辐照度:
A.0.67W/m2@340nm;
B.1.23W/m2@340nm 非常快速的测试,应用于质量控制或耐久性好的材料测试;
C.0.48W/m2@340nm UVB-313灯管执行SAE J2020标准时的长时间光照。
UV常用测试标准
ASTM G154-2006 非金属材料UV荧光灯暴露照射
ISO 4892.3-2006 塑料实验室光源暴晒方法第3部分:荧光紫外灯
GB/T 16422.3-1997塑料实验室光源暴晒方法第3部分:荧光紫外灯
氙灯老化
氙灯(Xenon lamp):填充氙气的光电管或闪光电灯。其光谱能量分布与阳光中紫外,可见光部分相似。
完整的氙灯测试过程包括
A.光照,由照射到试样表面的氙弧灯的光谱能量分布(SPD,Spectral Power Distribution)和氙弧灯的辐照度(irradiance)决定。
B.温度,包括试验箱内温度(Chamber Temperature)、黑标准温度(BST,Black Standard Temperature)或黑板温度(BPT,Black Panel Temperature);
C.相对湿度;
D.喷水。
滤光系统
氙灯试验箱的传感器类型和滤镜类型
氙灯试验箱共有四种类型的传感器以监控辐照强度:340nm,420nm,TUV(300-400nm),QB光强校准仪。
有三种类型的滤镜:Daylight Filter-B/B日光眼过滤器,Windows Glass Q Filter窗玻璃过滤器, UV扩展过滤器。
不同类型的滤镜的作用
日光眼过滤器主要模拟夏日正午时的阳光,可用来测试室外材料;
窗玻璃过滤器主要是模拟透过窗玻璃的阳光,可用来测试室内材料。
光老化测试中的冷凝和喷淋有什么不同?
冷凝用来模拟实际生活中露水停留在材料上时的状态,但是试验设备并不能完全模拟露水,因为露水中含有丰富的氧;喷淋用来模拟材料在雨水下的状态。
试验设备
氙弧灯老化试验机应实现环境因素的综合控制:
1.光照强度
2.亮/暗周期变化
3.黑板温度和干球温度
4.通过光过滤器后的光谱能量分布
5.湿度控制
6.喷淋
试验标准
氙灯常用测试标准有
1.ASTM G155-2005 非金属材料曝光用氙弧灯设备使用标准惯例;
2.ISO 4892.2-2006 塑料实验室光源暴晒方法 第2部分,氙灯光源;
3.GB/T 16422.2-1999 塑料实验室光源暴露试验方法 第2部分 氙弧灯;
4.SAE J2527-2004 用受约束的发光氙弧设备对汽车外部的材料加速暴露试验方法;
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SAEJ1885 |
ISO 105B06-1998 |
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亮周期 |
暗周期 |
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黑标温度 |
/ |
/ |
(100±3)℃ |
黑板温度 |
(89±3)℃ |
(38±2)℃ |
/ |
样品室温度 |
(62±2)℃ |
(38±2)℃ |
(65±3)℃ |
湿度 |
(50±5)% |
(95±6)% |
(20±10)% |
环境水 |
(63±4)℃ |
(40±4)℃ |
/ |
辐照强度 |
(0.55±0.01)W/m2 |
/ |
1.2W/m2 |
常见缺陷
1、起泡:表面封闭的突起区域;
2、变色:材料表面颜色随时间变化二变弱或变浅;
3、裂化或裂纹:材料表面可见的微裂或暴露出原底层的碎裂;
4、瑕疵:降解导致的材料表面或内部的不规则现象;
5、白化:表面的一种老化现象,表现为全部或局部变白。
我院是专业从事高分子材料老化与防老化研究、性能检测及老化试验方法制修订的权威机构,自1961年成立以来,参与和制修订数百项国家行业标准。
我院制修订的光老化相关标准
◆ GB/T 3681-2000 塑料大气曝露试验方法
◆ GB/T 14519-1993 塑料在玻璃板过滤后的日光下间接曝露试验方法
◆ GB/T 15596-2009 塑料曝露于玻璃下日光或自然气候或人工光后颜色和性能变化的测定
◆ GB/T 16422.1-2006 塑料实验室光源曝露试验方法 第 1 部分:通则
◆ GB/T 16422.2-2014 塑料实验室光源曝露试验方法 第 2 部分:氙弧灯
◆ GB/T 16422.3-2014 塑料实验室光源曝露试验方法 第 3 部分:荧光紫外灯
◆ GB/T 16422.4-2014 塑料实验室光源曝露试验方法 第 4 部分:开放式碳弧灯
◆ GB/T 12831-1991 硫化橡胶人工气候(氙灯)老化试验方法
◆ GB/T 14835-1993 硫化橡胶在玻璃下耐阳光曝露试验方法
◆ GB/T 15255-1994 硫化橡胶人工气候老化(碳弧灯)试验方法
◆ GB/T 16585-1996 硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法
◆ GB/T 16996-1997 硫化橡胶曝露于自然气候或人工光后性能变化的评定
◆ GB/T 11189.1-1989 非金属材料曝露试验用的有水和无水光曝露设备(氙弧灯)及实施方法
◆ GB/T 11189.2-1989 非金属材料曝露试验用的有水和无水光曝露设备(碳弧灯)及实施方法
◆ GB/T 11190-1989 色漆、清漆、喷漆及有关产品的光 - 水曝露设备(碳弧型)及实施方法
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