您知道嗎？

陽光和潮濕每年都造成上千萬美元的材料破壞。

人工模擬氙燈老化可以模擬全光譜太陽光、高溫和潮濕所產(chǎn)生的損害，能夠在幾天或者幾周內(nèi)，再現(xiàn)戶外幾個(gè)月甚至多年的老化效果。氙燈老化為科研、產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制提供相應(yīng)的環(huán)境模擬和加速試驗(yàn)。

國高材分析測試中心光老化實(shí)驗(yàn)室

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氙燈老化測試設(shè)備（轉(zhuǎn)鼓式和平板式）

氙燈老化老化試驗(yàn)箱有轉(zhuǎn)鼓式和平板式，兩者的特點(diǎn)如下：

1、兩種氙燈老化試驗(yàn)箱的樣品架結(jié)構(gòu)不同：

風(fēng)冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（平板式）： 托盤式樣品架,可以手動(dòng)調(diào)節(jié)高度，對被測產(chǎn)品的形狀無要求，只要放在托盤式即可。

水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（轉(zhuǎn)鼓式氙燈）：轉(zhuǎn)盤式樣品架,可以360°旋轉(zhuǎn),要求被測產(chǎn)品必需是薄片狀,并適合75×150mm標(biāo)準(zhǔn)樣板所夾住，對樣品的形狀有要求，并掛在轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行光照，試樣置于旋轉(zhuǎn)架上，與光源保持一定距離。

2、燈管及擺放不同

氙燈老化試驗(yàn)箱的燈管是疝燈，UV老化試驗(yàn)箱的是UV紫外線燈管；

氙燈老化試驗(yàn)箱和UV老化試驗(yàn)箱輻照度和溫度不一樣；

風(fēng)冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（平板式）：3支進(jìn)口燈管同時(shí)使用，燈管功率1.8KW/支，燈管使用壽命約1500小時(shí)；

水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（轉(zhuǎn)鼓式氙燈）：僅使用1支國產(chǎn)燈管，燈管功率6KW/支，燈管使用壽命約500小時(shí)。

3、輻射強(qiáng)度不同

風(fēng)冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（平板式）：輻射強(qiáng)度:≤300W/㎡，相對來說比較適合“室內(nèi)產(chǎn)品”；

水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱（轉(zhuǎn)鼓式氙燈）：輻射強(qiáng)度:≤1200W/㎡，相對比較適合“室外產(chǎn)品”。

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轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)箱樣品放置影響

圖 1. UL 746C 標(biāo)準(zhǔn)中對光老化中缺口沖擊樣品擺放的要求

依據(jù)UL 746C進(jìn)行測試時(shí)，要求缺口沖擊樣條在進(jìn)行氙燈老化時(shí)進(jìn)行缺口對光，為了探究轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化箱中樣品類型和排布對測試結(jié)果影響，以明確不同操作方法對測試結(jié)果的影響，國高材分析測試中心工程師設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

圖 2. 轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化箱試樣架

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實(shí)驗(yàn)過程 

（1）上中下層位置差異對測試結(jié)果的影響

為確定轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化箱中不同位置的樣品的老化差異，采用標(biāo)準(zhǔn) PS 色板 進(jìn)行上中下層位置影響的驗(yàn)證，氙燈老化參照 ASTM G155（C1）標(biāo)準(zhǔn)條件進(jìn)行 測試。

圖 3. 位置驗(yàn)證使用標(biāo)準(zhǔn) PS 板

圖 4. 不同位置對標(biāo)準(zhǔn) PS 板色差影響趨勢圖

由圖 4 可知，在 轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化箱中，試樣架的上中下位置的輻照強(qiáng)度略有差異，中層輻照度最高，下層次之，上層最弱。

（2）缺口沖擊樣條擺放方式對測試結(jié)果的影響

基于 UL746 C 標(biāo)準(zhǔn)中，對于材料耐候性測試，要求缺口沖擊樣品進(jìn)行光氧 老化測試時(shí)，需缺口位置對光，分別選擇了 PP 和 PS 原材料，制備了注塑和手 銑缺口的樣品，依據(jù) ASTM G155（C1）標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行氙燈老化測試。

圖 5. 缺口對光和平鋪的沖擊樣條安裝方法

表 1. 不同缺口沖擊樣品制備和擺放方式對光氧老化測試結(jié)果的影響數(shù)據(jù)表

由以上數(shù)據(jù)表可以看出，注塑缺口沖擊樣品的耐候性能略好于手銑缺口沖擊 樣品；缺口沖擊樣品的擺放方式對光氧老化后 PP 樣品的沖擊性能影響不大，但 對于 PS 樣品，缺口對光放置的沖擊樣條耐候性略好于平鋪放置的樣品，這與我 們的預(yù)期有一定偏差，可能是因?yàn)槠戒仒悠返墓庹战佑|面積更大，雖然缺口沒有 對光，但樣品的總體老化程度更嚴(yán)重一些。

（3）拉伸樣品的氙燈老化測試

通常而言，我們進(jìn)行拉伸樣品的氙燈老化測試時(shí)，樣品的加持方式相對固定， 擺放方式差異不大。

圖 6. 樣品老化 408h 后的外觀形貌

表 2. 不同拉伸樣品的光氧老化測試結(jié)果數(shù)據(jù)表

由上表可知，不同拉伸樣品進(jìn)行光氧老化測試時(shí)，差異更多體現(xiàn)在材料自身特 性。聚烯烴類材料在老化過程中，拉伸強(qiáng)度通常會發(fā)生驟降，這與熱氧老化規(guī)律 一致，但其斷裂伸長率一般會有緩慢變化的過程，可以作為材料老化程度的信號 指示。

（4）老化樣品的微觀形貌

圖 7. PS 手銑缺口沖擊樣品老化前后微觀形貌（左圖為老化前）

通過對比 PS 缺口沖擊樣品的缺口位置老化前后的微觀形貌圖，除了老化后 的顏色發(fā)黃，并沒有觀察到預(yù)期的細(xì)微裂紋等老化現(xiàn)象。

04

總結(jié) 

（1）在轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化箱中，樣品架的輻照強(qiáng)度順序?yàn)橹袑?gt; 下層>上層。

（2）光氧老化測試中，注塑缺口沖擊樣品的耐候性能略好于手銑缺口沖擊樣品； 缺口對光和平鋪樣品的差異，與樣品自身的老化特性有關(guān)。

*本文由“國高材分析測試中心”原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請注明出處