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    紫外老化試驗箱評價非金屬材料耐候性解析

    2021/04/07

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      塑料、橡膠、涂料等非金屬材料在使用過程中常常會受到溫度、濕度和光照等氣候環境因素的影響,從而使得其外觀褪色和性能下降,影響產品的使用壽命,研究塑料和橡膠等材料的耐久性,是生產制造過程中不可或缺的重要環節,因此需要開展實驗室人工老化試驗對其進行優選。目前,常用的人工老化試驗方法通常是采用氙燈老化試驗箱、紫外光老化試驗箱和碳弧燈老化試驗箱等老化試驗設備對材料進行耐老化試驗,標準集團(香港)有限公司可提供各種老化試驗設備,歡迎有需求的客戶電詢,標準集團工程師表示,紫外老化試驗模擬了太陽光中能量強的紫外光部分,能夠快速地評價非金屬材料的耐候性。
      紫外光波長介于200-400nm之間,光子能量與其波長成反比,波長不同,光能量也不樣,各一波長的光對應的能量值如表1所示。
      光的吸收是以光量子為單位進行的,分子一瞬間只能獲得一個光量子,所以光的能量的大小決定了分子吸收能量的多少,當吸收的能量大于高分子材料化學鍵的鍵能時,高分子材料發生降解。高分子材料中典型的化學鍵的鍵能如表2所示。
      由表1和2可知,太陽光中紫外線部分可導致高分子材料中的C-C、C-N和C-O鍵等主要化學鍵發生斷裂,造成高分子材料的老化破壞。
      紫外光老化試驗通過模擬太陽光的紫外光照射來考核高分子材料的耐老化性能,其試驗效果的好壞與燈源的選擇密切相關。目前常用的紫外光源包括UVA-340、UVA-351和UVB-313,其中,UVA-340燈源主要模擬太陽光中的短波紫外線部分(300-340nm);UVA-351燈源主要模擬太陽光中透過玻璃后的短波紫外線,其輻射能量峰值在351nm處;UVB-313燈源的光譜主要集中在280-360nm,其低于300nm的輻射占總輻射量的百分比大于10%,與太陽光中的紫外部分差別較大,容易引起在實際使用環境中不存在的老化,試驗結果與實際使用相關性較差,主要用于快速篩選材料和評價材料的耐紫外線性能。
      紫外光老化試驗可選擇多種試驗程序,包括連續暴露、紫外、冷凝和、噴淋等。在試驗透過玻璃的紫外線對材料的影響時,常采用連續暴露的方式進行試驗,例如汽車內飾材料、油墨或靠近窗邊的聚合物材料等;紫外冷凝試驗程序綜合地模擬了明暗交替、干濕交替和夜間冷凝戶外環境條件,主要考察在相對濕度大、晝夜溫差較大的地區使用的非金屬材料的耐候性;紫外噴淋試驗程序綜合地模擬了明暗交替、干濕交替和淋雨類戶外環境因素,主要考察在多雨地區使用的非金屬材料的耐候性,可參考文章戶外曝曬和紫外老化箱兩種試驗的相關性。
      常用紫外光老化試驗條件:
      ASTM相關標準列舉了一些紫外光老化試驗典型的試驗條件,并對其適用范圍做出了規定,詳細內容如表3所示。
      在實際應用的過程中,可參照以上試驗條件進行,也可根據使用環境、產品特點和試驗目的做出相應的調整。


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