塑料製品的老化試驗

塑料產(chan) 品的老化試驗介紹
1 概述：
      所謂人工光源（實驗室光源或人工氣候）曝露試驗方法，是通過模擬和強化大氣環境中一些主要致老化因素，而達到人工加速目的的老化試驗方法[1]。由於(yu) 實際生產(chan) 中對材料耐候性的評估的急切需求，一些人工光源設備被用來加速老化。這些光源都包括：（經過濾的）寬頻氙弧燈、熒光紫外燈、金屬鹵化物燈（metal halide lamps）和開放式碳弧燈；還有一些不經常使用的光源，它們(men) 包括：汞蒸氣燈、鎢燈（tungsten lamp）[4]。我國1997年頒布的國家標準GB/T 16422-1.2.3（等效ISO 4892，1994）中規定了zui常用的氙燈、熒光紫外燈、開放式碳弧燈三種光源的曝露試驗方法。
2 通則
A 結果的偏差
    鑒於(yu) 材料在真實環境中老化的複雜性（日光輻射的特性和能量隨地點、時間而變化，溫度，溫度的周期變化等），為(wei) 減少重複曝露試驗結果的差異，在特定地點的自然曝露試驗應至少連續曝露兩(liang) 年。經驗表明，實驗室光源與(yu) 特定地點的自然曝露試驗結果之間的相關(guan) 性，隻適用於(yu) 特定種類和配方的材料和特定的性能，和其相關(guan) 性已為(wei) 過去試驗所證實了的場合。

B 試驗目的
a 通過模擬自然陽光下長期曝露作用的加速試驗，以獲得材料耐候性的結果。為(wei) 了得到曝露全過程完整的特性，需測定試樣在若幹曝露階段的性能變化。
b 用於(yu) 確定不同批次材料的質量與(yu) 已知對照樣是否相同的實驗。
c 按照規定的試驗方法評價(jia) 性能變化，以確定材料是否合格。

C 試驗裝置
    實驗室光源曝露試驗的裝置一般應包括試驗箱（包括：光源、試樣架、潤濕裝置、控濕裝置、溫度傳(chuan) 感器、程序控製裝置等）、輻射測量儀(yi) 、指示或記錄裝置等幾個(ge) 主要部分及其必要的輔助配套裝置。

D 試驗條件的選擇
    實驗室光源曝露試驗條件的選擇主要包括：光源、溫度、相對濕度、及噴水（降雨）周期等它們(men) 的選擇依據及一般確定方法如下:
a 光源的選擇
    光源的選擇是整個(ge) 試驗的核心部分，其原則有二：一是要求人工光源的光譜特性與(yu) 導致材料老化破壞zui敏感的日光能量分布相近，即模擬性好；二是要求在盡量短的時間內(nei) 獲得近似與(yu) 常規自然曝露的結果，即加*果好。
若考慮試驗結果的準確性，在材料敏感的紫外區，氙燈的光譜特性與(yu) 日光的zui為(wei) 接近，是目前*的理想光源。但考慮氙燈老化箱運轉的成本，紫外熒光燈也許更適合我國一些中小企業(ye) 和普通高校做老化試驗研究。而用於(yu) 滅菌或其他用途的高壓或低壓汞燈在沒有適當濾光片時，含有大量自然光中沒有的紫外成分，不適合一般的老化實驗。這裏的‘一般’指大氣層內(nei) 使用的塑料製品的老化實驗，因為(wei) 模擬的都是穿過大氣層的紫外輻射。用這些試驗方法模擬宇航用塑料製品，理論上會(hui) 有一定誤差。

b 溫度的選擇
   空氣溫度的選擇，應以材料在使用中遇到的zui高溫度為(wei) 依據，比之稍高一些，常選50℃左右。黑板溫度的選擇以材料在使用環境中材料表麵的zui高溫度為(wei) 依據，比之稍高，多選63±3℃。
c 相對濕度的選擇
    相對濕度對材料老化的影響因材料的品種不同而異，以材料在使用環境所在地年平均相對濕度為(wei) 依據，通常在50%～70%範圍選擇
3 國內(nei) 外標準：
   國內(nei) 外在人工光源試驗方法上也已經做了很多研究，下麵是ISO和ASTM已經製訂的一些試驗方法標準：

標準編號ISO 4892-1,2,3,4

GB/T 16422塑料-實驗室光源曝露方法

1.通則

2.氙弧燈

3.熒光紫外燈

4.開放式碳弧燈

ASTM G26  非金屬材料氙弧燈曝露設備操作標準（有或無噴淋）

ASTM G53  非金屬材料濃縮熒光紫外燈曝露/噴淋設備推薦操作

ASTM G151  非金屬材料（實驗室光源）加速測試設備曝露標準操作

4 試驗儀(yi) 器的準備
   氙燈和熒光紫外燈中，熒光紫外燈操作簡便且已使用一段時間，運行比較穩定；但氙燈老化箱尚處於(yu) 試運行階段，且控製複雜，各項操作還有待熟悉，實驗室環境還不*符合操作手冊(ce) 的要求。

A.氙燈老化箱
   氙燈老化箱當時存在的問題主要是：因測試箱溫度過高經常導致的自動停機。
水的問題的主要原因應是北京地區自來水中礦物質含量過高，可考慮增加一套預過濾裝置。測試箱溫度過高，根據操作手冊(ce) 第四章所述，可采取的措施有：檢查鼓風機是否工作、檢查節氣閥、進行輻射校準、提高箱溫上限、重置測試箱安全調溫器。
我們(men) 所做的工作有：
a 安裝排氣係統：我們(men) 按操作手冊(ce) 要求設計製作了排氣係統。係統采用具有過流保護的三相交流電機，排氣罩按要求位於(yu) 儀(yi) 器上方46㎝[12]。
b 製作試樣背板：本試驗采用的均為(wei) 透明薄膜，氙燈老化箱對透明試樣加背板的測試還處於(yu) 空白。背板能在多大程度上加強輻射，還沒有相關(guan) 的數據。特別加一組有背板試樣作為(wei) 比較。

B.紫外老化箱
    對紫外老化箱的準備主要的由於(yu) 其試樣架過長，做羰基指數測試時須拆下試樣，那樣可能對試樣造成不必要的破壞，影響測試數據的準確性。我們(men) 試圖另外做一個(ge) 可伸縮或折疊的試樣架，但是，經過試驗把氙燈老化箱用的試樣架掛在紫外老化箱試樣架上，可以保證試樣在試樣過程中相對位置不變，可滿足羰基指數測試和測試方法比較的要求。
我們(men) 所做的工作有：
a 清洗燈管、測試箱。由於(yu) 水質太差，燈管上積有一層硬質水垢。雖然儀(yi) 器在燈管外部測光強，水垢對輻射的影響不大。但長時間會(hui) 縮短燈管的壽命。我們(men) 用稀硫酸擦去了燈管表麵水垢。另外，噴淋係統用的也是自來水，大多數噴頭均不能有效將水分散均勻噴在試樣上，這樣必然會(hui) 帶來一些誤差。我們(men) 將每一個(ge) 噴頭均拆開清洗，解決(jue) 了噴水不均的問題。
b 製作背板。（與(yu) 1的b相同）

C. 試驗設定：
（1）．紫外老化箱沒有預置相關(guan) 標準的功能，可設置的參數較氙燈為(wei) 少，為(wei) 便於(yu) 比較，我們(men) 把主要參數設定為(wei) 與(yu) 氙燈相近：
所用燈管： Q-Panel Lab生產(chan) UVA-340
測試箱溫度： 45 ℃（氙燈為(wei) 40 ℃，但紫外zui低為(wei) 45 ℃）
輻射： 0.5 W/㎡/nm
噴水周期： 18分鍾
無噴水周期： 102分鍾
（2）．每隔一段時間取樣，記錄取樣時的曝露時間，進行性能測試。