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人工加速老化光源的選擇

日期:2025-04-30 20:42
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摘要:
     人工加速老化試驗(yàn)是相對于自然老化而言的,人工加速老化試驗(yàn)所用的工具就是老化試驗(yàn)箱。作為自然老化的重要補(bǔ)充,人工加速老化試驗(yàn)因快速評價(jià)材料耐候性的需求而得到快速發(fā)展,廣泛運(yùn)用于高分子材料的研究、開發(fā)、檢測中。
     由于老化因素的多樣性及老化機(jī)理的復(fù)雜性,自然老化無疑是*重要*可靠的老化試驗(yàn)方法,但是,由于自然老化周期是一個(gè)相對漫長的過程,加上不同年份、季節(jié)、地區(qū)氣候條件的差異性導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果的不可比性;而人工加速老化試驗(yàn)?zāi)M強(qiáng)化了自然氣候中的某些重要因素,如陽光、溫度、濕度、降雨等,大大縮短了老化試驗(yàn)的周期,多次試驗(yàn)結(jié)果見證了人工老化試驗(yàn)的試驗(yàn)條件不僅具有可控性,而且試驗(yàn)結(jié)果具有再現(xiàn)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
     在人工加速老化的試驗(yàn)過程中,人們普遍會關(guān)心這樣一個(gè)問題,在整個(gè)老化試驗(yàn)中光源所起的作用是至關(guān)重要的,那么怎樣選擇好的光源,目前實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)使用的光源通常有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)中與高分子材料相關(guān)的各技術(shù)委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。
實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)因?yàn)榭梢栽谝粋€(gè)老化試驗(yàn)箱中同時(shí)模擬大氣可見環(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*為重要。經(jīng)驗(yàn)表明,陽光中引起高分子材料破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部分可見光。目前使用的人工光源都力圖使在此波長區(qū)間內(nèi)的能譜分布曲線與太陽光譜接近,模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據(jù)。

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光中紫外、可見光部分*相似。通過選擇合適的濾光片,可以濾去大部分到達(dá)地面陽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,會產(chǎn)生大量的熱。因此,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。一般來說,水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷式,同時(shí)結(jié)構(gòu)也較為復(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*低的。

熒光紫外燈

從理論上說,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)還有在地球表面測量時(shí)自然日光中沒有的輻射能量,而這部分能量會引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外,沒有高于375nm的能量,這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會出現(xiàn)曝曬在自然日光下那樣變化。由于這些固有缺陷會導(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,通過選擇合適型號的燈管可實(shí)現(xiàn)對特定材料的快速篩選。

陽光型碳弧燈
陽光型碳弧燈目前在我國應(yīng)用得較少,但它在日本是廣泛使用的光源,大部分JIS標(biāo)準(zhǔn)都采用陽光型碳弧燈。我國許多與日本合資的汽車企業(yè)仍推薦使用這種光源。陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近于太陽光,但在370nm-390nm紫外線集中加強(qiáng),模擬性不及氙燈,加速倍率介于氙燈及紫外燈之間。
    人工老化作為自然老化的重要補(bǔ)充,正廣泛運(yùn)用于高分子材料的研究、開發(fā)、檢測中。綜合起來說,選擇什么人工光源要根據(jù)不同的條件來選擇。

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