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目前常用的光照老化试验方法有氙弧灯老化、荧光紫外灯老化( UV老化)、碳弧灯老化和金属卤素灯老化。
一、 光照老化试验简介
箱体温度:老化试验箱内空气的温度;
黑板温度( Black panel temperature, BPT ) :箱体内黑板温度计表面的温度，是光照老化试验的一个重要 参数，用于模拟样品表面温度;黑标温度(Black standard temperature,BST) : 其功能与BPT类似，但比BPT高约10% ;
辐照功率:样品表面单位面积接收到的辐照强度，单位为W/m2@nm ;辐照功率可以用某一点的辐照强度表示 ,也可以用某一波段的辐照强度表示,如一个夏天中午太阳光照强度约为0.55W/m2@340nm.1.12W/m2@420nm. 575 W/m2@300~ 800nm。
辐照量:在-段时间内样品表面单位面积累计接受到的辐照能量，辐照量=辐照功率*辐照时间。
二、光照老化原理
在光照条件下，高分子材料里的不饱和双键( C=C)、苯环、支链等不稳定结构吸收高能量的紫外光后,会发生一系列复杂的化学反应,导致材料出现变色、龟裂、失光、物理性能降低等现象。
常见高聚合物敏感波长如下:
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高聚合物 |
敏感波长 |
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聚碳酸酯（PC） |
285~305,330~360 |
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聚乙烯（PE） |
300 |
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聚氯乙烯(PVC) |
320 |
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聚苯乙烯(PS) |
318.5 |
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聚丙烯(PP) |
300 |
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聚甲醛(POM) |
300~320 |
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聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) |
290~315 |
可以看出，所有高聚合物的敏感波长均在400nm以下,所以一般认为对材料老化起主要作用的是紫外波段，而可见光和红外光主要起到热效应。对于UV老化，由于其能量以索外线为主,不具有热效应，所以其黑板温度和箱体温度接近。
三、四种老化试验方法对比
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氙弧灯 |
荧光紫外灯 |
碳弧灯 |
金属卤素灯 |
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光源 |
氙弧灯管
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UV灯管: UVA、UVB
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碳弧灯:紫外型和阳光型 |
金属卤素灯 |
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光谱范围 |
可见波段 ( 300^ 800rm) |
紫外波段 ( 280~ 400rm)
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可见波段 ( 300' ~700rm )
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可见+近红外波段 ( 300 ^2450rm) |
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常见标准 |
GB/T 16422. 2-2014 |
GB/T 16422.3-2014 GB/T 23987-2009 ASTM G154-2012 |
GB/T16422.4-2014 ISO 4892. 4-2013 JIS D0205-1987 |
GB/T2423.24-2013 IEC60068-2-5:2010 |
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典型试验条件 |
1.0.55W@340nm, BPT89℃, 50％RH,持续光照 |
1. UVA-340, . 0.76W@340nm; 8h光照(BPT: 60℃) , 4h冷凝(BPT: 50℃) (GB/T16422.3)
2. UVA-340, 0.89W@340nm; 8h光照(BPT: 60℃) , 4h冷凝(BPT: 50℃) ( ASTMG154) .
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1. 阳光型:255W@300－700nm，BPT 63 or 83℃，湿度50%RH (JIS D0205 ) 2. 2. 紫外型: 500W@300－700nm, BPT 63 or83℃, 湿度50%RH (JIS D0205)
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1.120W@300~ 2450nm. 8h光照16h黑暗；
2.1120W@300~ 24 50nm，20h光照4h黑暗
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适用范围 |
汽车内外饰材料电子产品外壳材料塑料、纺织品、涂料等其 |
塑料、橡胶、纺织品、涂料等材料(汽车相关材料 一般不用) |
仅部分行业和产品及日系 汽车材料使用 |
电子产品外壳材料 |
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其他分析 |
其光谱与太阳光吻合，目前广泛使用 |
仅能模拟紫外波段 |
与太阳光吻合不好且试验成本高，已逐步被淘汰 |
试验成本高，仅用于电子产品领域 |
四、光照试验标准
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紫外试验标准 |
太阳光试验标准 |
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通用 |
ISO 4892-1 ASTM G151 ASTM G154. JIS D 0205 SAE J2020 |
ISO 4892-1 ASTM G151 ASTM G155
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涂料 |
ASTM D3794 ASTM D4587 NISSAN M0007 FED-STD-141B
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ISO 11341 ASTM D3451 ASTM D3794 ASTM D6695
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粘合剂 |
ASTM C24.35.31 ASTM C1442 ASTM D904 ASTM D5215
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ASTM C1442 |
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塑料 |
ISO 4892 ANSI C57.12.28 ANSI, A14.5 ASTM D4329 ASTM D4674 ASTM D5208 DIN 53 384
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ISO 4892-2 ASTM D2565 ASTM D4459 ASTM D4101 ASTM D5071 ASTM D1248 DIN 53 387
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印刷油墨/画材 |
ASTM D3424
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ISO 12040 ASTM D3424 ASTM D5010 ASTM D4303 |
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纺织 |
AATCC TM 186 ACFFA
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AATCC TM 16 AATCC TM 169 BIS: 2454
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汽车 |
SAE J2020
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SAE J2412 SAE J2527
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