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人工加速老化与自然老化试验结果的相关性一直是业界的热点。通常,行业要求快速获得老化试验结果,实验室加速老化试验结果与自然老化试验结果有很好的相关性。但是,其实这两个要求是矛盾的。人工加速老化方法使用比实际环境更高的测试温度、更短波长的光源和更大的辐照强度,加速了材料的老化过程,降下了与自然条件下材料老化结果的相关性。
自然衰老和人工加速衰老各有利弊,这是人们一直在研究的特点。很多地方都需要做老化测试。由于生产周期和市场变化等因素,长期的自然测试不科学,必须进行快速有效的测试。AISRY气候老化箱为满足市场需求,本文对AISRY气候老化箱人工加速老化和自然老化进行了对比分析。
本实验选用环氧涂料、聚氨酯涂料和聚酯涂料进行室外自然暴露和紫外线人工加速老化实验,记录样品的光泽和颜色变化。
户外自然暴露实验
由于室外自然暴露在不同地区差异很大,为了准确评价实验,这里选取了三种典型的气候类型:亚热带气候(秦岭、淮河以南)、沙漠气候(塔克拉玛干沙漠)和城市工业气候(北上广深)。
室外自然暴露严格按照ASTM G7《非金属材料室外自然暴露试验标准》进行。被测样品的背板为1.6mm厚的夹板,样品架为45°,朝南。
人工加速老化实验
人工加速老化试验应按照ASTM G154“非金属材料紫外老化试验方法”进行。实验设备是紫外线加速老化测试仪。试验箱具有闭环反馈回路系统控制,可设定和控制紫外光照射强度。实验采用UVA-340紫外灯,峰值光强为343nm,截止点为295nm。为了消不同温度对实验结果的影响,实验温度统一设定在50℃。
实验在三种不同的循环条件下进行:
条件1: UV照射4h,缩合4h;UVA-340灯管照射点控制在0.83 W/(m2 * nm)@ 340nm;整个测试周期的温度控制在50℃。在这个测试周期中,紫外线辐射强度相当于夏天中午的阳光。
条件二:UV照射4h,缩合4h;UVA-340灯照射点控制在1.35 w/(m2 * nm)@ 340nm;整个测试周期的温度控制在50℃。条件2和条件1基本类似,但辐照度更强。
条件3: 4 h紫外线照射(%紫外线照射,无凝结,无黑暗期);UVA-340灯照射点控制在1.35 w/(m2 * nm)@ 340nm;整个测试周期的温度控制在50℃。
另外,纺织材料常见的老化现象如下。
一、氙灯老化
1.氙灯光源被认为是模拟整个太阳光谱的佳光源。氙灯光谱中比太阳辐射截止波长短的紫外波长可以被滤光器滤除。此外,氙灯光源还可以实现光强、温度、光照周期/黑暗周期和湿度的自动控制,模拟和强化高分子材料在自然气候下老化损伤的环境因素,如光、热、空气、温度、湿度和降雨量,快速模拟不同气候下的日晒作用,从而获得类似自然气候的耐候性。目前,大气灯人工加速老化试验已成为选和普遍的光老化试验方法,因此大气灯有许多相应的老化试验方法。
2.所用设备:氙灯老化测试仪
二,热老化
1.热老化实验通过加速材料在氧和热作用下的老化过程,反映材料的抗热氧老化性能。烘箱老化试验是耐热试验的常用方法,试验温度根据材料的使用要求和实验目的确定。温度上限可根据相关技术规范确定。一般对于热塑性材料应低于其维卡软化温度,对于热固性材料应低于其热变形温度,或者通过探索实验,选择一个不会引起样品分解或显然变形的温度。在选定的条件下,将样品放入热烘箱中,定期检查和测试样品外观和性能的变化,以评估样品的耐热性。这种方法常用于塑料和橡胶,也用于信息记录介质的耐热性测试。主要流行的实验方法有塑料的热风暴露、硫化橡胶或热塑性橡胶的热风加速老化和耐热试验、漆膜耐热性的测定等。
2.所用设备:高温老化试验箱
三,高压加速老化
1.高压老化箱加速老化试验主要用于模拟高温、高温、高湿、高压的气候条件下,测试电气产品、电子产品、元器件、零件、金属材料及其材料的物理及其他相关性能。试验结束后,通过验证可以判断产品的性能是否满足产品设计、改进和改进的要求
2.所用设备:HAST高压加速老化试验箱和PCT高压加速老化试验箱
四,紫外线老化
(1)荧光紫外灯是一种低压汞灯,波长为254nm,由于添加了磷共存物质,转换为更长的波长。荧光紫外灯的能量分布取决于磷共存物质产生的发射光谱和玻璃管的传播和膨胀。荧光紫外灯有特定的光谱带。目前有两种,分别是UVA(351,340)和UVB(313,F40)。UVA -340灯能很好地模拟太阳光中短波长紫外光的光谱范围,其光谱能量分布较接近360nm,更接近太阳光;UVA是个推动,因为它更接近自然暴露。UVB对材料的损伤率更快。由于其固有的光谱稳定性,荧光紫外灯的辐照度控制得以简化。它的光谱能量分布不随时间变化,这与上面提到的氙弧光灯不同。这一特点提高了实验结果的重现性。紫外灯老化实验的主要优点是其凝结过程可以模拟室外潮湿环境对材料的损伤。到目前为止,国际上对于人工加速老化所用的光源还没有全一致的意见。氙灯光源是西欧国家积极建议的,而美国和日本仍然不同意。
(2)紫外荧光灯设备通过控制明暗循环的变化、温度、湿度和喷水的变化以及灯管的变化,可以提供模拟昼夜、不同温度、室内外等各种外部环境条件。紫外荧光灯比碳弧灯更好的模拟了太阳光的紫外部分,但人为增加了紫外部分的光谱能量。由于紫外荧光灯的人工老化试验方法可以快速评估材料的耐老化性能,所以在很多标准中仍在使用,常用的设备是紫外老化试验箱。鉴于紫外光的老化,织物材料的耐老化性能可以通过日晒牢度测试仪来检测。