光照老化试验目的及原理

试验目的：

利用人工试验方法验证样品在自然环境下（如太阳光照、下雨、凝露等）的老化情况；

适用范围：

高分子材料，如塑料/橡胶、有机玻璃、各种涂层等；

老化原理：

1）高分子材料中的不饱和键吸收高能量紫外线后，发生各种光致化学反应，导致样品颜色变化、龟裂、起皱起泡等不良现象；

2）产品在光照下导致样品表面和底部温度不均匀导致产品开裂/起皱等，或在高温下受到雨淋导致开裂等不良现象；

试验分类

序号    项目名称      波长范围           适用范围

1      氙灯老化        300-800nm      可见光汽车材料、各种高分子材料

2      UV老化           280-400nm     紫外线各种涂层、纺织品，或常规用途的塑料/橡胶

3      碳弧灯老化     250-800nm      仅适用于日本等地区的部分行业

4      金属卤素灯     300-3000nm     电子产品外壳测试

氙灯老化介绍

影响氙灯试验的条件

箱体温度：氙灯试验箱里面的环境温度；

辐照功率/强度：光照在某一波段的辐照功率。氙灯的辐照功率有这几种表达方式：@340nm；@420nm；@300-400nm；@300-800nm；

一般认为，夏天正午的太阳辐照强度为：0.55W/m2@340nm、1.2W/m2@420nm、60W/m2@300-400nm、550W/m2@300-800nm；

黑板温度（Black Panel Temperature,BPT )：黑板温度计的表面温度，用于模拟试样表面温度；

辐照量：样品受到的光照辐射总能量，单位为J（kJ、MJ）。通过福照量和辐照强度，可以计算出测试时间；

计算公式为:W（能量）=P（功率）*T（时间）；

 

氙灯老化试验箱示意图

循环模式：是否持续光照？是否需要喷水？是否有黑暗时间等？

如：GB/T 16422.2要求持续光照，干燥102min、喷淋18分钟；

SAE J2412标准规定，光照3.8H黑暗1H；

SAE J2527标准规定；

滤镜选择：

常见滤镜有：Daylight：Type S borosilicate 硼硅酸盐内/Type S borosilicate外；

Windows-glass：Type S borosilicate 硼硅酸盐内/soda-lime碱石灰外；

Q/B加速老化：Quartz 石英内/Type S borosilicate 硼硅酸盐外；

氙灯老化常见标准

塑料件：GB/T 16422.2(ISO 4892-2)；

纺织品：GB/T 8430(ISO 105-B02)；

美标：ASTM G155；

汽车内饰件：SAE J2412，各企业标准；

汽车外饰件：SAE J2527，各企业标准；

氙灯老化结果判定方式

外观判定：在D65光源下进行肉眼观察；

色差（由CIE国际照明委员会制定）

L：代表亮度，取值范围0-100；

a：代表红绿，取值-100~+100，正数偏红；

b：代表黄蓝，取值-100~+100，正数偏黄；

色差值△E=（△a²+△b²+△L²）1/2；

灰卡评级 (GB/T 250 纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡)

蓝色羊毛标样评级（ISO 105-B02、GB/T 8430、GB 730）

根据GB 730，蓝色羊毛分为1-8级，1级最容易变色，8级最不容易变色；如褪色到同样程度，3级羊毛所需时间是4级羊毛的一半，5级则是4级的2倍；

UV老化介绍

影响UV试验的条件

灯管类型

辐照强度：UVA为@340nm；UVB为@310nm; 常见强度为0.76W、0.89W、0.63W；

试验温度：50-80℃（无BPT说法）；

循环模式：光照、黑暗、喷淋的组合；
 

试验时间或循环次数

举例：UVA 340灯管，8H光照、4H冷凝，辐照强度0.76W，室温温度光照时60℃、黑暗时50℃；

灯管类型

UVA-340：模拟户外自然老化，是使用率最高的灯管；

UVA-351：模拟透过窗玻璃太阳光的老化；

UVB-313：条件最为严格，QC和研发用最好，推荐用于耐久性材料（屋顶材料或一些外用涂料）测试；

 

紫外线老化试验箱示意图

UV老化常见标准

常见标准：

塑料件：GB/T 16422.3 (ISO 4892-3)

色漆和清漆：GB/T 23987 (ISO 11507)

美标：ASTM G154，ASTM D4329

UV老化结果判定方式

判定方式：外观检查、灰卡评级、色差评定