涂料、塑料等高分子材料在使用過程中經常出現粉化、變色、起泡、裂紋、脫落等現象，嚴重影響產品的機械、表觀等方面的性能，因此需要了解高分子材料的光老化機理并尋找合適的人工加速光老化試驗方法來客觀地模擬自然使用條件，為材料的研發(fā)及應用提供快速的檢測與評價方面的依據。目前常用的人工加速老化試驗方法主要有氙燈（Q-SUN）、熒光紫外燈（QUV）、碳弧燈、金屬燈等。我們對材料的人工加速老化試驗方法進行簡述，以提高員工對老化的深入認識，供技術人員在研發(fā)與檢測中參考。

涂料、塑料等高分子材料在受日光照射時，會發(fā)生一系列反應，主要是光化學反應。根據光化學反應*、第二定律，發(fā)生光化學反應的的物質首先要吸收太陽光，即物質的分子或原子能夠吸收光能，使分子或原子處于高能狀態(tài)；其次一個分子或原子吸收的能量必須大于其鍵能，這樣才能使物質發(fā)生降解，即老化。而涂料、塑料等高分子材料往往含有在聚合過程中殘留的為量雜質，聚合物本身含有的一些不歸整結構等自身化學結構的老化弱點，當這些高分子材料受太陽光照射后，材料的老化弱點首先被攻破，出現原子或分子鍵的切斷、交聯、鏈的移動、斷裂及側鏈的變化等現象的單獨或同時的發(fā)生。老化就是*的解聚反應，使高分子的末端，從原子間鍵弱的部分斷裂。老化后的高分子材料即出現表面粉化、變色、起泡、裂紋、脫落等現象。

高分子材料的波長敏感性是影響老化的一個重要因素，常見的涂料材料的敏感波長見下表。

 

 

1、碳弧燈光老化試驗方法          

碳弧燈是一種較古老的技術，碳弧儀器zui初被德國合成染料化學家用來評估被染紡織品的耐光度。碳弧燈分為封閉式和開放式碳弧燈，無論哪種碳弧燈，其譜圖與太陽光的譜圖相差都比較大。由于該項目技術的歷史較長，zui初的人工模擬光老化技術都是采用該設備，因此在早些的標準中還能見到該方法，尤其是在日本的早期標準中常常采用碳弧燈技術作為人工光老化試驗手段。

 2、紫外熒光燈光老化試驗方法

熒光紫外燈是波長為254nm的低壓汞燈，由于加入磷共存物使其轉換成較長的波長，熒光紫外燈的能量分布取決于磷共存物產生的發(fā)射光譜和玻璃管的傳擴。熒光燈分為UVA與UVB，你的暴露應用決定了應該使用哪一類的紫外燈管。下表為UV燈管的分類與適用范圍。

 

 

 

 

 

 3、氙燈光老化試驗方法

氙弧燈能模擬完整的全太陽光光譜，它包括了紫外光、可見光和紅外光光譜。經過過濾的氙弧燈是測試顏料、染料和油墨等產品的光穩(wěn)定性的*光源，這些產品對太陽光中的長波光和可見光很敏感。氙弧燈可以調節(jié)其光譜能量分布，可以模擬各種條件下的自然光，從大氣層外的太陽光到透過玻璃窗的日光等。另外，通過改變氙燈的輻照強度、溫度、濕度等參數，可以模擬不同產品的使用環(huán)境，如汽車內外等。圖3為氙燈不同輻照度與自然光的光譜對比，其中光強0.55 W/m²與自然光zui為相近。目前使用氙燈進行人工加速老化試驗已成為一種的、通用的光老化試驗方法，而且相應的氙燈老化試驗方法也很多，如ISO、ASTM、SAE J

 

4、金屬鹵素光老化試驗方法

金屬鹵素燈是一種氣體放電燈，利用金屬鹵化物通電可以提供與直射和散射非常相似的光譜能量的分布。該方法具有性，通過對多個放射光源一定的放置方式，可以產生單一的照射光源效果。金屬鹵素燈的光譜分布與地球表面接收到的太陽光非常相似，但由于金屬鹵素燈規(guī)模比較大，主要適用于汽車整車及其零部件及電工電子產品等大型設備的人工光老化加速試驗。

 

 

 

 

※ASTM G155非金屬材料氙燈曝露試驗的檢測標準

※ISO11341·1994涂料氙燈曝露試驗標準（GB/T 1865-1997等效采用ISO11341·1994）

 

※SAM J2412/1885和SAE J2527/1960汽車材料氙燈老化試驗標準

 

※     ASTM G154非金屬材料熒光紫外燈曝露試驗