人工加速老化試驗(yàn)也稱為環(huán)境試驗(yàn)。因?yàn)橄鹉z,、塑料,、涂料、油墨,、樹(shù)脂等高分子材料在使用過(guò)程中普遍要涉及到老化的問(wèn)題,。所謂老化就是因?yàn)榄h(huán)境條件的改變而導(dǎo)致高分子材料性質(zhì)的變化，比如：變色,、粉化,、失去光澤、強(qiáng)度下降等,。但是我們?nèi)绾稳ピu(píng)價(jià)高分子材料的耐老化性能呢,？在生產(chǎn)和科研實(shí)踐中人們逐漸形成了兩種評(píng)價(jià)老化的試驗(yàn)方法：*種就是是自然老化試驗(yàn)方法，即直接利用自然環(huán)境進(jìn)行的老化試驗(yàn),，如自然暴曬試驗(yàn),；第二種就是人工加速老化試驗(yàn)方法，即在實(shí)驗(yàn)室里采取各種老化試驗(yàn)箱來(lái)模擬相關(guān)自然環(huán)境條件的某些老化因素,、條件二進(jìn)行的老化試驗(yàn),。由于導(dǎo)致高分子老化的因素的多種多樣，以及高分子老化機(jī)理的復(fù)雜性,，自然老化無(wú)疑是zui可靠,、zui重要的老化試驗(yàn)方法。但是,，由于采取自然老化試驗(yàn)的周期一般很長(zhǎng),，試驗(yàn)太慢,；再加上不同地區(qū)、年份,、季節(jié)的氣候條件的差異較大,，導(dǎo)致了自然老化試驗(yàn)結(jié)果的可比性差。而如果采取人工加速老化試驗(yàn)來(lái)模擬強(qiáng)化了自然環(huán)境氣候中的某些重要因素,，如溫度,、陽(yáng)光、降雨,、濕度等條件,，無(wú)疑將大大縮短對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的老化試驗(yàn)的周期，zui重要的是由于試驗(yàn)條件的可控性,，這樣試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性強(qiáng),。人工加速老化試驗(yàn)作為自然老化的重要補(bǔ)充，越來(lái)越廣泛運(yùn)用于各種高分子材料的研究,、開(kāi)發(fā),、檢測(cè)中,，并越來(lái)越成為一般工礦企業(yè),、科研院所代替自然暴曬試驗(yàn)手段。
那么,，在人工加速老化試驗(yàn)中,，人們zui關(guān)心的是哪些問(wèn)題呢？
主要是以下四個(gè)方面的問(wèn)題：
一,、人工加速老化試驗(yàn)的光源如何選擇,？
實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)因?yàn)榭梢栽谝粋€(gè)試驗(yàn)箱中同時(shí)模擬大氣可見(jiàn)環(huán)境中的光、氧,、熱和降雨等因素,，是目前較為常用的一種人工加速老化試驗(yàn)方法，在這些模擬因素中,，又以光源zui為重要,。經(jīng)驗(yàn)表明，陽(yáng)光中引起高分子材料破環(huán)的波長(zhǎng)主要集中在紫外線及部分可見(jiàn)光,。目前使用的人工光源都力圖使在此波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的能譜分布曲線與太陽(yáng)光譜接近,，模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據(jù)。經(jīng)歷了約一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,，實(shí)驗(yàn)室光源已有封閉式碳弧燈,、陽(yáng)光型碳弧燈、熒光紫外燈,、氙弧燈,、高壓汞燈等各種光源供選擇,。標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）中與高分子材料相關(guān)的各技術(shù)委員會(huì)主要推薦使用陽(yáng)光型碳弧燈、熒光紫外燈,、氙弧燈三種光源,。
1、熒光紫外燈:
從理論上說(shuō),，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素,。如果增加這部分能量，就能達(dá)到快速試驗(yàn)的效果,。熒光紫外燈的光譜分布主要集中在紫外光部分,，因此，可以達(dá)到較高的加速倍率,。然而,，熒光紫外燈不僅使自然日光中的紫外線能量增加，同時(shí)還有在地球表面測(cè)量時(shí)自然日光中沒(méi)有的輻射能量,，而這部分能量會(huì)引起非自然的破壞,。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒(méi)有高于375nm的能量,，這樣對(duì)較長(zhǎng)波長(zhǎng)的UV能量敏感的材料就可能不會(huì)出現(xiàn)曝曬在自然日光下那樣變化,。由于這些固有缺陷會(huì)導(dǎo)致得出不可靠的結(jié)果。因此,，熒光紫外燈的模擬性較差,。但是，由于它的加速倍率高,，通過(guò)選擇合適型號(hào)的燈管可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定材料的快速篩選,。
2、氙弧燈:
目前認(rèn)為,，已知的人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與陽(yáng)光中紫外,、可見(jiàn)光部分zui相似。通過(guò)選擇合適的濾光片,，可以濾去大部分到達(dá)地面陽(yáng)光中存在的短波輻射,。氙燈在1000nm~1200nm近紅外區(qū)存在很強(qiáng)的輻射峰，會(huì)產(chǎn)生大量的熱,。因此,，必須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量。目前,，市面上氙燈老化試驗(yàn) 裝置有兩種冷卻方式：水冷式和風(fēng)冷式,。一般來(lái)說(shuō)，水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷式,，但是水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜,，價(jià)格也比較昂貴,。由于氙燈紫外線部分能量較另兩種光源增加較少，在加速倍率方面是zui低的,。
3,、陽(yáng)光型碳弧燈:
陽(yáng)光型碳弧燈目前在我國(guó)應(yīng)用得較少。
二,、人工加速老化試驗(yàn)條件如何選擇,？
即模擬哪些老化因素。
高分子材料在使用過(guò)程中,，氣候環(huán)境里許多因素都有可能對(duì)高分子材料的老化產(chǎn)生作用,。如果事先知道產(chǎn)生老化的主要因素，就可以有針對(duì)性的選擇試驗(yàn)方法,。我們可以從該材料的運(yùn)輸,、儲(chǔ)存、使用環(huán)境以及其老化機(jī)理等方面考慮,，確定試驗(yàn)方法,。
比如：我國(guó)在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)產(chǎn)品：外貿(mào)出口鞋。在使用過(guò)程中,，陽(yáng)光中的紫外線是引起鞋子變色,、褪色的主要原因，因此,，有必要用紫外燈箱對(duì)其進(jìn)行耐黃變測(cè)試,。常用的鞋類耐 黃變?cè)囼?yàn)箱采用30W UV燈，樣品離光源20cm,，照射3h后觀察顏色變化。同時(shí),，在運(yùn)輸過(guò)程中,，集裝箱內(nèi)悶熱、潮濕的惡劣環(huán)境會(huì)引起鞋面,、鞋底,、膠水的 變色、斑點(diǎn),，甚至是變質(zhì),。因此，在裝船運(yùn)輸之前,，有必要考慮進(jìn)行耐濕熱老化試驗(yàn),，模擬集裝箱內(nèi)高熱、高濕環(huán)境,，在70℃,、95％相對(duì)濕度的條件下,，進(jìn)行48h試驗(yàn)后觀察外觀、顏色變化,。
比如：硬聚氯乙烯型材,，使用聚氯乙烯為原料，添加穩(wěn)定劑,、顏料等助劑加工而成,，主要用于室外,。從聚氯乙烯的老化機(jī)理考慮,，聚氯乙烯受熱易分解；從使用環(huán)境考慮,；空氣中的氧,、紫外 光,、熱、水分都是引起型材老化的原因,。因此,，國(guó)標(biāo)GB/T8814-2004《門(mén)、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中,，既規(guī)定了光氧老化試驗(yàn)方 法,，采用GB/T 16422.2《塑料實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法第二部分：氙弧燈》老化4000h或6000h，模擬了室外紫外光及可見(jiàn)光,、濕度,、降雨、溫度等因素,，同時(shí)又規(guī)定了熱氧老化項(xiàng)目：加熱后狀態(tài),，150℃放置30min，目測(cè)觀察是否出現(xiàn)裂紋,、氣泡,、麻點(diǎn)或分離現(xiàn)象，以考察型材的耐熱性能,。
三,、試驗(yàn)時(shí)間如何確定？
1,、參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:
相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)對(duì)老化試驗(yàn)的時(shí)間作出了規(guī)定,，我們只需查找到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按里面規(guī)定的時(shí)間執(zhí)行就行了,。許多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)此作出了規(guī)定。
2、根據(jù)已知的相關(guān)性推算:
研究表明：通過(guò)顏色和變黃指數(shù)變化來(lái)評(píng)價(jià)ABS的顏色穩(wěn)定性,，人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關(guān)性,，加速倍率約為7。如果想了解某一ABS材料戶外使用一年后的顏色變化,，采用相同的試驗(yàn)條件,，可以參考該加速倍率，確定加速老化時(shí)間365x24/7=1251h,。
就相關(guān)性間題大量的研究,，得出了許許多多的換算關(guān)系式。然而,，由于高分子材料的多樣性,，加速老化試驗(yàn)設(shè)備及方法的不同，不同時(shí)間,、地區(qū)氣候的差異性導(dǎo)致了換算關(guān)系的復(fù)雜化,。因此，在選擇換算關(guān)系時(shí),，一定要注意得出該相關(guān)性的具體材料,、老化設(shè)備、試驗(yàn)條件,、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)等因素,。
3、控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當(dāng),。對(duì)于某些既無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,，又無(wú)處參考相關(guān)性的產(chǎn)品，可以考慮其實(shí)際使用環(huán)境的輻射強(qiáng)度,，控制人工加速老化試驗(yàn)的輻射總量與自然暴露試驗(yàn)輻射總量相當(dāng),。
四、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)如何選擇,？
選擇性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要從材料本身特性及材料的用途兩方面來(lái)考慮,。
1、根據(jù)材料用途確定評(píng)價(jià)指標(biāo)：
對(duì)于同樣的材料,，根據(jù)其用途的不同，選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)可能也不同,。
例如,，對(duì)于某些功能性涂料，如防腐涂料,，一定程度的顏色,、外觀變化是可以接受的，這時(shí)，選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí),，主要考慮其粉化程度,、耐開(kāi)裂性等方面。
同樣是涂料,，如果是用于裝飾,，就必須重點(diǎn)考慮其外觀的變化。在GB/T 1766-1995《色漆和清漆涂層老化的評(píng)級(jí)》中,，詳細(xì)規(guī)定了光澤度,、顏色變化、粉化,、泛金等各種外觀變化的評(píng)級(jí)方法,。
同樣是PVC（聚氯乙烯），如果如果是用于雨落水管,，對(duì)于外觀變化要求就不高,，而材料的物理機(jī)械性能變化，如拉伸強(qiáng)度變化是主要考核指標(biāo),；而如果用于制作鞋面,，就必須考慮其耐黃變性。
2,、根據(jù)材料本身特性確定評(píng)價(jià)指標(biāo)：
就同一材料來(lái)說(shuō),，在老化過(guò)程中不同性能的下降是不等速的，某些性能可能對(duì)環(huán)境條件敏感,，老化,、性能下降得zui快，則是引起材料破壞的主要因素,，在選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí),，應(yīng)該選擇這些敏感性能。
例如：對(duì)于大部分工程塑料來(lái)說(shuō),，沖擊強(qiáng)度是自然老化試驗(yàn)檢測(cè)中變化zui大,、下降z(mì)ui明顯的。因此,，在進(jìn)行工程塑料的老化測(cè)試時(shí),，應(yīng)優(yōu)先考慮選擇沖擊強(qiáng)度下降作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。沖擊強(qiáng)度對(duì)聚丙烯的老化同樣相當(dāng)敏感,，是考核老化性能的主要指標(biāo),。
對(duì)于聚氯乙烯，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都下降得比較快,，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,，選擇其中一種來(lái)評(píng)價(jià)。比如在輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB /T2480-2000建筑用硬聚氯乙烯（PVC -U）雨落水管材及管件中，選擇老化后拉伸強(qiáng)度保留率≥80％作為合格判定指標(biāo),；但在國(guó)標(biāo)GB/ T8814-2004 《門(mén),、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，選擇老化后沖擊強(qiáng)度保留率≥60％作為合格判定指標(biāo),。
對(duì)于聚乙烯材料來(lái)說(shuō),，斷裂伸長(zhǎng)率的下降z(mì)ui為明顯，是優(yōu)先考慮的評(píng)價(jià)指標(biāo),。
結(jié)語(yǔ)：人工加速老化試驗(yàn)因能快速評(píng)價(jià)材料老化性能,、耐候性的需求而得到快速成長(zhǎng)，已經(jīng)從作為自然老化的重要補(bǔ)充到逐漸在許多行業(yè)替代自然老化試驗(yàn)作為產(chǎn)成品的檢驗(yàn)手段,，如何選擇試驗(yàn)條件,、光源、試驗(yàn)時(shí)間,、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)等是人工加速老化試驗(yàn)中經(jīng)常遇到和需要統(tǒng)一的問(wèn)題,。
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