目前常用的光照老化試驗(yàn)方法有氙弧燈老化、熒光紫外燈老化(UV老化)、碳弧燈老化和金屬鹵素?zé)衾匣?/span>
一、名詞術(shù)語(yǔ)
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箱體溫度:老化試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的溫度;
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黑板溫度(Black panel temperature, BPT):箱體內(nèi)黑板溫度計(jì)表面的溫度,是光照老化試驗(yàn)的一個(gè)重要參數(shù),用于模擬樣品表面溫度;
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黑標(biāo)溫度(Black standard temperature, BST):其功能與BPT類(lèi)似,但比BPT高約10%;
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輻照功率:樣品表面單位面積接收到的輻照強(qiáng)度,單位為W/m2@nm;輻照功率可以用某一點(diǎn)的輻照強(qiáng)度表示,也可以用某一波段的輻照強(qiáng)度表示,如一個(gè)夏天中午太陽(yáng)光照強(qiáng)度約為0.55W/m2@340nm、1.12W/m2@420nm、575 W/m2@300~800nm。
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輻照量:在一段時(shí)間內(nèi)樣品表面單位面積累計(jì)接受到的輻照能量,輻照量=輻照功率*輻照時(shí)間。
二、老化原理
在光照條件下,高分子材料里的不飽和雙鍵(C=C)、苯環(huán)、支鏈等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)吸收高能量的紫外光后,會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致材料出現(xiàn)變色、龜裂、失光、物理性能降低等現(xiàn)象。
常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型有:
光引發(fā):
鏈終止:

常見(jiàn)高聚合物的敏感波長(zhǎng)如下:
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高聚合物
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敏感波長(zhǎng)(nm)
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聚碳酸酯(PC)
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285~305, 330~360
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聚乙烯(PE)
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300
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聚氯乙烯(PVC)
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320
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聚苯乙烯(PS)
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318.5
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聚丙烯(PP)
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300
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聚甲醛(POM)
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300~320
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聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
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290~315
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可以看出,所有高聚合物的敏感波長(zhǎng)均在400nm以下,所以一般認(rèn)為對(duì)材料老化起主要作用的是紫外波段,而可見(jiàn)光和紅外光主要起到熱效應(yīng)。對(duì)于UV老化,由于其能量以紫外線(xiàn)為主,不具有熱效應(yīng),所以其黑板溫度和箱體溫度接近。
三、四種老化試驗(yàn)方法對(duì)比
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氙弧燈
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熒光紫外燈
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碳弧燈
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金屬鹵素?zé)?/span>
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光源
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氙弧燈管
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UV燈管:UVA、UVB
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碳弧燈:紫外型和陽(yáng)光型
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金屬鹵素?zé)?/span>
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光譜范圍
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可見(jiàn)波段
(300~800nm)
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紫外波段
(280~400nm)
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可見(jiàn)波段
(300~700nm)
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可見(jiàn)+近紅外波段(300~2450nm
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常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)
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GB/T 16422.2-2014
SAE J2527-2004
SAE J2412-2004
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GB/T 16422.3-2014
GB/T 23987-2009
ASTM G154-2012
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GB/T 16422.4-2014
ISO 4892.4-2013
JIS D0205-1987
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GB/T 2423.24-2013
IEC 60068-2-5:2010
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典型試驗(yàn)條件
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1.0.55W@340nm,BPT 89℃,50%RH,持續(xù)光照(常規(guī)產(chǎn)品)
2.0.55W@340nm,BPT 89℃,3.8h光照,1h黑暗(SAE J2412汽車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)品)
3.550W@300~800nm,BST 65℃,102分鐘干燥18分鐘噴淋,持續(xù)光照(GB/T 16422.2)
4. 1)40min光照0.55W@340nm,BPT 70℃,不噴水,
2)20min光照0.55W@340nm正面噴水,
3)60min光照0.55W@340nm不噴水,
4)60min黑暗:BPT 38℃,正背面噴水(SAE J2527, 汽車(chē)外飾)
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1. UVA-340,0.76W@340nm,8h光照(BPT:60℃),4h冷凝(BPT:50℃)(GB/T 16422.3)
2. UVA-340,0.89W@340nm,8h光照(BPT:60℃),4h冷凝(BPT:50℃)(ASTM G154)
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1.陽(yáng)光型:255W@300-700nm,BPT 63 or 83℃,濕度:50%RH(JIS D0205)
2.紫外型:500W@300-700nm,BPT 63 or 83℃,濕度:50%RH(JIS D0205)
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1. 120W@300~2450nm,8h光照16h黑暗
2.1120W@300~2450nm,20h光照4h黑暗
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適用范圍
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汽車(chē)內(nèi)外飾材料
電子產(chǎn)品外殼材料
塑料、紡織品、涂料等其他材料
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塑料、橡膠、紡織品、涂料等材料(汽車(chē)相關(guān)材料一般不用)
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僅部分行業(yè)和產(chǎn)品及日系汽車(chē)材料使用
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電子產(chǎn)品外殼材料
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其他分析
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其光譜與太陽(yáng)光吻合*好,目前廣泛使用
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僅能模擬紫外波段
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與太陽(yáng)光吻合不好且試驗(yàn)成本高,已逐步被淘汰
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試驗(yàn)成本高,僅用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域
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備注:各試驗(yàn)方法的光譜對(duì)比