分子材料老化测试_光老化测试
高分子材料的老化测试主要分为自然老化试验以及人工加速老化试验。
●自然老化试验：
大气静态老化试验、自然储存老化试验、自然介质老化试验和自然生物老化试验等。
●人工加速老化试验：
包括热老化、光老化、臭氧老化、人工气候老化、光臭氧老化等。
今天主要来介绍其中之一的光老化测试实验，我们的介绍从光源、测试方法、设备三方面来进行。
太阳辐射在进入大气层之前是波长在0.7-3000nm之间的连续光谱，穿过大气层后到达地面的太阳辐射波长在290-3000nm之间的电磁波。对材料造成老化的主要为290-400nm紫外光。
其它光源：
除了太阳光以外，其余的人造光源也会对材料造成一定的破坏，如紫外杀菌灯（UVC-UVB）、照明光源、射线等。
目前，光老化测试主要是针对太阳光而进行的 ……
● 光 老 化 测 高分子材料受到光照产生光降解的过程造成材料老化，造成大部分高分子材料老化的光源主要是01 自然暴晒
自然暴晒是直接的材料光老化测试方法，实验结果可靠、方法便捷但是老化速度缓慢、试验周期长，不能及时满足科研与生产的需要。
上图 ▲ 中国年太阳总辐射量
自然暴晒需要根据材料的应用场景来选择合适的暴晒条件，根据太阳辐照度、温度、湿度等条件选择与制品应用匹配的暴晒场进行试验。
自然暴晒不是简单地把材料放在户外进行暴晒，也要遵循一定的程序。样品的大小，背垫的材质，面对阳光的方向和角度，样品架下是反光的水泥地还是不反光的草坪，暴晒开始的季节等等，都是需要考虑的因素。
在的曝晒场，还会配置样品辅助移动设备，让样品可以像向日葵一样，随着日光旋转，并用镜面将入射光聚集，以保证限度照射到阳光。
例如的暴晒场：美国的佛罗里达和亚利桑那和澳大利亚的阿伦加。在中国，各个典型气候地区也都有自然暴晒场，如敦煌、海南、重庆、漠河、西藏。
上图 ▲ 世界年太阳总辐射量
02 人工加速老化
氙灯
氙灯是目前的人工光源中，模拟光降解好的一种。在紫外区间，氙灯光谱和太阳光非常接近。由于氙灯在可见光区间有发射，有颜色的样品，氙灯测试效果比紫外灯测试效果明显更接近真实情况。
氙灯老化装置有转鼓式和平板式。
转鼓式氙灯的代表是Atlas公司的Weather-O-Meter。实验箱的中心有垂直光源，氙灯灯管外有冷却纯水，会过滤掉一部分红外线，同时起到循环冷却的作用。试样置于旋转架上，与光源保持一定距离。
Q-Lab公司的Q-Sun系列氙灯老化仪则是平板式，样品置于光源下方。两种形式的氙灯辐照强度均可通过电压高低控制。实验箱内的温度、湿度也都是可控的。通过程序控制，可以用灯的亮、暗来模拟白天黑夜，用喷淋来模拟下雨和冷凝。
上图 ▲ 日光过滤器光谱和太阳光光谱的比较
常见的用于塑料的氙灯老化标准如：
塑料行业：
ASTM G155-1，
ISO 4892-2a
汽车行业：
SAE J2412，
SAE J2527，
VW PV 1303
纺织行业：ISO105-B02
紫外
荧光灯
紫外荧光灯也是使用历史较长的一种人工光源。虽然对紫外区间的模拟不如氙灯好，但是其造价低，易维护，特别是它加速较快。如果数据仅用于对比而无需寿命预测，紫外荧光灯是一个很经济的选择。Q-Lab公司的QUV测试仪可谓紫外荧光灯测试设备的经典。测试箱呈梯形，样品置于铝制背板上，面对8根灯管。辐照度、温度也都可调，但湿度一般不予控制。
紫外荧光灯管常见的是UVA-340、UVB-313两种，UVA-340灯的峰值出现在340nm处，UVB-313灯的峰值出现在313nm处。
UVA-340灯在295nm- 365 nm区间对太阳光的模拟很好，只在大于365nm以后，偏离日光光谱较远。UVB-313灯则模拟性相对较差，但是其强度较高，对老化的加速快。
常见的紫外荧光灯老化标准是ASTM G154, 它附有多个推荐实验条件，分别适合不同的材料和行业。
其他
其他人工光源还包括汞灯，高压汞灯等，多因模拟性差较少使用。金属卤素灯强度较高，但随意调整强度会影响光谱分布，在特定的场合，如整车暴晒时会采用。
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