太陽(yáng)光模擬試驗(yàn)是一種常用的光老化試驗(yàn)方法,能夠模擬太陽(yáng)光對(duì)材料的長(zhǎng)期暴露,以評(píng)估材料的耐候性能。金屬鹵素?zé)羰翘?yáng)光模擬試驗(yàn)中常用的光源之一,其具有光譜分布廣、輻射強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本文將介紹金屬鹵素?zé)艄饫匣囼?yàn)的方法和標(biāo)準(zhǔn)。
一、產(chǎn)品性能分析
在進(jìn)行太陽(yáng)光模擬試驗(yàn)之前,我們首先需要對(duì)待測(cè)產(chǎn)品的性能進(jìn)行分析。這包括產(chǎn)品的用途、材料的組成、表面處理等方面的信息。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品性能的分析,可以確定試驗(yàn)條件和評(píng)估指標(biāo),從而更好地進(jìn)行光老化試驗(yàn)。
1. 產(chǎn)品用途
了解產(chǎn)品的用途可以幫助我們判斷其在實(shí)際使用中可能會(huì)受到的光照條件。不同的用途對(duì)光老化的要求不同,因此在進(jìn)行光老化試驗(yàn)時(shí)需要考慮產(chǎn)品所處的環(huán)境。
2. 材料組成
產(chǎn)品的材料組成對(duì)其耐候性能有重要影響。不同材料對(duì)光照的響應(yīng)不同,有些材料可能會(huì)出現(xiàn)變色、劣化等現(xiàn)象。因此,了解產(chǎn)品的材料組成可以幫助我們選擇合適的光老化試驗(yàn)方法。
3. 表面處理
產(chǎn)品的表面處理方式也會(huì)對(duì)其光老化性能產(chǎn)生影響。例如,某些表面處理方法可以增強(qiáng)材料的抗紫外線能力,延緩其衰老過(guò)程。因此,需要了解產(chǎn)品的表面處理方式,以確定適合的光老化試驗(yàn)條件。
二、檢測(cè)項(xiàng)目
金屬鹵素?zé)艄饫匣囼?yàn)一般涉及以下幾個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目
顏色變化通過(guò)比較試驗(yàn)前后產(chǎn)品的顏色差異,評(píng)估產(chǎn)品的色差。
表面粗糙度檢測(cè)產(chǎn)品表面粗糙度的變化,評(píng)估產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
拉伸強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)前后產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度,評(píng)估產(chǎn)品的機(jī)械性能變化。
化學(xué)成分分析試驗(yàn)前后產(chǎn)品的化學(xué)成分,檢測(cè)材料的化學(xué)穩(wěn)定性。
微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)顯微鏡觀察試驗(yàn)前后產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)變化,評(píng)估材料的內(nèi)部損傷情況。
三、試驗(yàn)方法
金屬鹵素?zé)艄饫匣囼?yàn)方法主要包括以下幾個(gè)步驟
確定試驗(yàn)條件根據(jù)產(chǎn)品性能分析的結(jié)果,確定合適的試驗(yàn)溫度、濕度和輻照強(qiáng)度等參數(shù)。
樣品制備按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)切割和制備試樣,確保試樣尺寸符合要求。
試驗(yàn)設(shè)備調(diào)試調(diào)試金屬鹵素?zé)舻妮椛鋸?qiáng)度、輻射平均度等參數(shù),保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
樣品安裝將試樣固定在試驗(yàn)設(shè)備上,并確保光源均勻照射到試樣表面。
試驗(yàn)時(shí)間控制根據(jù)產(chǎn)品所需的壽命要求,確定試驗(yàn)的時(shí)間長(zhǎng)度。
試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)控定期檢查試驗(yàn)設(shè)備的工作狀態(tài),并記錄試驗(yàn)過(guò)程中的溫度、濕度、輻照強(qiáng)度等參數(shù)。
試樣評(píng)估試驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)試樣進(jìn)行顏色測(cè)量、表面粗糙度測(cè)試、拉伸強(qiáng)度測(cè)試等評(píng)估項(xiàng)目。
四、 光照老化試驗(yàn)簡(jiǎn)介
箱體溫度:老化試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的溫度;
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;黑標(biāo)溫度(Black standard temperature,BST) : 其功能與BPT類似,但比BPT高約10% ;
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。
輻照量:在-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。
五、光照老化原理
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)高聚合物敏感波長(zhǎng)如下:
高聚合物 | 敏感波長(zhǎng) |
聚碳酸酯(PC) | 285~305,330~360 |
聚乙烯(PE) | 300 |
聚氯乙烯(PVC) | 320 |
聚苯乙烯(PS) | 318.5 |
聚丙烯(PP) | 300 |
聚甲醛(POM) | 300~320 |
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) | 290~315 |
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,由于其能量以索外線為主,不具有熱效應(yīng),所以其黑板溫度和箱體溫度接近。
六、四種老化試驗(yàn)方法對(duì)比
氙弧燈 | 熒光紫外燈 | 碳弧燈 | 金屬鹵素?zé)?/span> | |
光源 | 氙弧燈管
| UV燈管: UVA、UVB
| 碳弧燈:紫外型和陽(yáng)光型 | 金屬鹵素?zé)?/span> |
光譜范圍 | 可見(jiàn)波段 ( 300^ 800nm) |
紫外波段 ( 280~ 400nm)
|
可見(jiàn)波段 ( 300' ~700nm )
| 可見(jiàn)+近紅外波段 ( 300 ^2450nm) |
常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 16422. 2-2014 | GB/T 16422.3-2014 GB/T 23987-2009 ASTM G154-2012 |
GB/T16422.4-2014 ISO 4892. 4-2013 JIS D0205-1987 |
GB/T2423.24-2013 IEC60068-2-5:2010 |
典型試驗(yàn)條件 | 1.0.55W@340nm, BPT89℃, 50%RH,持續(xù)光照 | 1. UVA-340, . 0.76W@340nm; 8h光照(BPT: 60℃) , 4h冷凝(BPT: 50℃) (GB/T16422.3)
2. UVA-340, 0.89W@340nm; 8h光照(BPT: 60℃) , 4h冷凝(BPT: 50℃) ( ASTMG154) .
| 1. 陽(yáng)光型:255W@300-700nm,BPT 63 or 83℃,濕度50%RH (JIS D0205 ) 2. 2. 紫外型: 500W@300-700nm, BPT 63 or83℃, 濕度50%RH (JIS D0205)
| 1.120W@300~ 2450nm. 8h光照16h黑暗;
2.1120W@300~ 24 50nm,20h光照4h黑暗
|
適用范圍 | 汽車內(nèi)外飾材料電子產(chǎn)品外殼材料塑料、紡織品、涂料等其 | 塑料、橡膠、紡織品、涂料等材料(汽車相關(guān)材料 一般不用) | 僅部分行業(yè)和產(chǎn)品及日系 汽車材料使用 | 電子產(chǎn)品外殼材料 |
其他分析 | 其光譜與太陽(yáng)光吻合最好,目前廣泛使用 | 僅能模擬紫外波段 | 與太陽(yáng)光吻合不好且試驗(yàn)成本高,已逐步被淘汰 | 試驗(yàn)成本高,僅用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域 |
七、光照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
紫外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) | 太陽(yáng)光試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) | |
通用 | ISO 4892-1 ASTM G151 ASTM G154. JIS D 0205 SAE J2020 | ISO 4892-1 ASTM G151 ASTM G155
|
涂料 | ASTM D3794 ASTM D4587 NISSAN M0007 FED-STD-141B
| ISO 11341 ASTM D3451 ASTM D3794 ASTM D6695
|
粘合劑 | ASTM C24.35.31 ASTM C1442 ASTM D904 ASTM D5215
| ASTM C1442 |
塑料 | ISO 4892 ANSI C57.12.28 ANSI, A14.5 ASTM D4329 ASTM D4674 ASTM D5208 DIN 53 384
| ISO 4892-2 ASTM D2565 ASTM D4459 ASTM D4101 ASTM D5071 ASTM D1248 DIN 53 387
|
印刷油墨/畫(huà)材 | ASTM D3424
| ISO 12040 ASTM D3424 ASTM D5010 ASTM D4303 |
紡織 | AATCC TM 186 ACFFA
| AATCC TM 16 AATCC TM 169 BIS: 2454
|
汽車 | SAE J2020
| SAE J2412 SAE J2527
|
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