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太阳辐射老化试验-氙弧灯-荧光紫外灯-碳弧灯-卤素灯

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广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心:http://www.kkxtest.org/ 光照老化试验

光照老化试验是一种利用人造光源来模拟阳光、下雨、凝雾等自然环境,进而验证塑料、橡胶、涂层等高分子材料对自然环境抵抗能力的试验方法;有机材料在经过 长时间的人造光源照射后会出现变色、起皱、开裂等失效现象,通过分析试验条件和材料的失效情况,可以评估材料的耐气候性等级。

目前常用的光照老化试验方法有氙弧灯老化、荧光紫外灯老化(UV老化)、碳弧灯老化和金属卤素灯老化。

一、名词术语

1.箱体温度:老化试验箱内空气的温度;

2.黑板温度(Black panel temperature, BPT):箱体内黑板温度计表面的温度,是光照老化试验的一个重要参数,用于模拟样品表面温度; 3.黑标温度(Black standard temperature, BST):其功能与BPT类似,但比BPT高约10%; 4.辐照功率:样品表面单位面积接收到的辐照强度,单位为W/m2@nm;辐照功率可以用某一点的辐照强度表示,也可以用某一波段的辐照强度表示,如一个夏天中午太阳光照强度约为0.55W/m2@340nm、1.12W/m2@420nm、575 W/m2@300~800nm。 5.辐照量:在一段时间内样品表面单位面积累计接受到的辐照能量,辐照量=辐照功率*辐照时间。

二、老化原理

在光照条件下,高分子材料里的不饱和双键(C=C)、苯环、支链等不稳定结构吸收高能量的紫外光后,会发生一系列复杂的化学反应,导致材料出现变色、龟裂、失光、物理性能降低等现象。

常见高聚合物的敏感波长如下: 高聚合物 聚碳酸酯(PC) 聚乙烯(PE) 聚氯乙烯(PVC) 聚苯乙烯(PS) 聚丙烯(PP) 聚甲醛(POM) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 敏感波长(nm) 285~305, 330~360 300 320 318.5 300 300~320 290~315

可以看出,所有高聚合物的敏感波长均在400nm以下,所以一般认为对材料老化起主要作用的是紫外波段,而可见光和红外光主要起到热效应。对于UV老化,由于其能量以紫外线为主,不具有热效应,所以其黑板温度和箱体温度接近。

三、四种老化试验方法对比 光氙弧灯 氙弧灯管 荧光紫外灯 UV灯管 碳弧灯 紫外型和阳光型 金属卤素灯 金属卤素灯 广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心:http://www.kkxtest.org/ 源 光谱范围 可见波段 (300~800nm) 紫外波段 (280~400nm) 可见波段 (300~700nm) 可见+近红外波段(300~2450nm) 常GB/T 122.2-2014 GB/T122.3-2014 见SAE J2527-2004 GB/T 23987-2009 标SAE J2412-2004 ASTM G154-2012 准 GB/T 122.4-2014 ISO 42.4-2013 JIS D0205-1987 GB/T 2423.24-2013 IEC 60068-2-5:2010 适汽车内外饰材料 塑料、橡胶、纺织品、用电子产品外壳材料 仅部分行业和产品及涂料等材料(汽车相关电子产品外壳材料 范塑料、纺织品、涂料日系汽车材料使用 材料一般不用) 围 等其他材料 其其光谱与太阳光吻他合最好,目前广泛使仅能模拟紫外波段 分用 析

与太阳光吻合不好且试验成本高,仅用于试验成本高,已逐步被电子产品领域 淘汰

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