氙燈光老化試驗(yàn)箱是用于測(cè)試暴露于直射陽(yáng)光、透過(guò)窗戶(hù)玻璃的陽(yáng)光或室內(nèi)照明的材料的終極研發(fā)和質(zhì)量控制工具。
材料的老化一直是人們關(guān)注的問(wèn)題,在日常生活中,高分子材料的老化是家常便飯。
高分子材料的老化,包括塑料、橡膠、纖維和油漆等,主要是指材料受熱、光、氧氣、機(jī)械應(yīng)力、臭氧、有害金屬離子和加工、儲(chǔ)存或使用過(guò)程中的輻射,導(dǎo)致材料內(nèi)部發(fā)生物理或化學(xué)變化并降低其性能。
一般來(lái)說(shuō),老化是材料性能由好變壞的過(guò)程。
由于材料品種不同,使用條件不同,因此材料老化的老化特性也不盡相同。
①外觀(guān)變化,如材料變色、硬化、軟化、開(kāi)裂等;
② 物理化學(xué)性質(zhì)的變化,如熱導(dǎo)率、摩爾質(zhì)量、溶解度等;
③機(jī)械性能的變化,如硬度、抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等;
④電性能的變化,如介電常數(shù)、介電損耗、擊穿電壓等。
實(shí)驗(yàn)室光加速老化試驗(yàn)是塑料常用的老化試驗(yàn)方法。
適用于室內(nèi)外經(jīng)常暴露在陽(yáng)光下或透過(guò)窗玻璃的陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間使用的塑料。
氙燈光老化試驗(yàn)箱全面考慮了光、氧、熱、濕度和降雨對(duì)塑料外觀(guān)和性能的影響。
氙弧燈的光譜能量分布與日光最相似,因此廣泛用于塑料的老化。
氙燈試驗(yàn)箱光譜圖
對(duì)于形狀復(fù)雜且難以制作標(biāo)準(zhǔn)試樣的產(chǎn)品,主要重點(diǎn)通常是檢查試樣的外觀(guān)(粉化、變色、色差等)。
因此,樣品應(yīng)盡可能從相同的部分切取,其中一個(gè)樣品作為原始對(duì)比樣品,其他樣品用于氙燈老化測(cè)試。
放置試樣時(shí),產(chǎn)品的外露面應(yīng)在實(shí)際使用條件下朝向氙燈光源。片材、薄膜、板材等產(chǎn)品可按照拉伸和撕裂試樣的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切割,測(cè)定老化前后力學(xué)性能的變化,評(píng)價(jià)產(chǎn)品的耐光老化性能。多個(gè)不同樣品同時(shí)進(jìn)行老化測(cè)試時(shí),應(yīng)在樣品背光側(cè)標(biāo)出不應(yīng)剔除的樣品,以區(qū)分不同樣品。
根據(jù)拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法 ISO 13939-1:1999,在經(jīng)緯方向測(cè)試氙燈老化后旅行帳篷用滌棉織物的拉伸強(qiáng)度變化。
在340nm 處的輻照度為0.50W/m2,黑色標(biāo)準(zhǔn)溫度為 65°C,氙燈試驗(yàn)箱溫度為 38°C,相對(duì)濕度為 50%。采用日光型濾光片,噴霧周期為干燥102min/噴霧18min,光照時(shí)間為360h。
使用氙燈光老化試驗(yàn)箱試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1
表1:滌棉織物氙燈老化前后的拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果 | ||||
0小時(shí) | 氙燈老化360h | 留存率/% | ||
抗拉強(qiáng)度/N | 水平的 | 1252 | 743 | 59 |
垂直的 | 889 | 479 | 54 |
氙燈光老化試驗(yàn)箱適用于通過(guò)窗玻璃暴露在日光下的室內(nèi)塑料。氙燈光源必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾,以降低320nm 以下的光譜輻照度,以模擬通過(guò)窗玻璃過(guò)濾的日光(見(jiàn) GB/T 19466.2-1999 中的表2)。除了承擔(dān)減振、隔熱、吸音等功能外,汽車(chē)內(nèi)飾件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中外觀(guān)的變化也會(huì)影響汽車(chē)的美觀(guān)和形象。氙弧燈老化試驗(yàn),模擬日光透過(guò)車(chē)窗玻璃,用于觀(guān)察內(nèi)飾件外觀(guān)變化,可為內(nèi)飾件選材提供試驗(yàn)依據(jù)。
氙弧燈老化試驗(yàn)采用儀表板出風(fēng)口在以下試驗(yàn)條件下進(jìn)行。340nm輻照度0.50W/m2,黑標(biāo)溫度63°C,相對(duì)濕度50%,窗玻璃式濾光片,無(wú)噴涂連續(xù)光照,光照時(shí)間400h。使用氙燈光老化試驗(yàn)箱,按GB/T 250比較老化前后的試件,老化后的試件有輕微變色。變色等級(jí)為4-5級(jí)(變色等級(jí):1級(jí)樣品完全變色;5級(jí)樣品完全不變)。
將耐候PP材料模壓成標(biāo)準(zhǔn)試樣,按照相關(guān)ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、缺口沖擊強(qiáng)度和老化前后色差的測(cè)試,并對(duì)其外觀(guān)進(jìn)行變色分級(jí)。
340nm輻照度0.50W/m2,黑標(biāo)溫度65℃,相對(duì)濕度65%,持續(xù)光照,噴水周期18h/102min(噴水時(shí)間/不噴水時(shí)間),測(cè)試時(shí)間2000h。
測(cè)試結(jié)果如表2所示。
表2塑料老化測(cè)試前后結(jié)果 | |||
0小時(shí) | 2000小時(shí) | 留存率/% | |
抗拉強(qiáng)度/Mpa | 25 | 25.6 | 102.4 |
斷裂伸長(zhǎng)率/% | 47 | 32 | 68.1 |
簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度 / JM | 80.9 | 57.3 | 70.8 |
色差(△E) | / | 12.5 | / |
顏色變化等級(jí) | / | 1~2 | / |
氙燈光老化試驗(yàn)箱中材料的老化是模擬陽(yáng)光直射或透過(guò)窗戶(hù)玻璃暴露在陽(yáng)光下的常用測(cè)試方法,為塑料材料的研究、開(kāi)發(fā)、使用、供需提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。