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QUV 基本認知氣候和陽光輻照是損害塗料、塑膠、油墨及其他高分子材料的主要原因，這種損害包括失光、褪色、黃變、開裂、脫皮、脆化、強度降低及分層。即使是室內的光及通過玻璃窗透射的太陽光也都會使一些材料老化，比如引起顏料、染料等褪色或變色。 對許多製造商 而言，產品的耐老化和耐光性是極其重要的。加速檢測老化和光穩定性的設備被廣泛用於研究開發、品質、控制和材料檢定，這些檢測設備提供快速並且可重複的測 試結果。近年來，低價位且使用方便的實驗室檢測設備已經開發出來，包括QUV紫外加速老化設備（符合ASTM G 154)和Q-Sun氙燈試驗箱（符合ASTM G155)。 測試抗老化和 光穩定性的最佳方法經常引起爭論。幾年來，各種各樣的方法都被應用過，現在大部分研究者使用自然曝露方法,Q-Sun氙弧燈或QUV加速老化試驗設備。自 然曝露測試方法有很多優點，實際、便宜、易於操作，然而大部分製造商不願意等上幾年的時間來觀察一種新的改良的產品設計是否真的得到改進。 Q-Sun氛 弧燈試驗箱和QUV紫外加速老化試驗箱是應用最廣泛的加速老化檢測設備，這兩種檢測設備的測試原理完全不同。Q-Sun氙燈試驗箱模擬太陽光的所有光譜， 包括紫外線（UV）、可見光和紅外線（IR），氙燈光譜在295 nm到800 nm範圍內基本上與太陽光的光譜相吻合（如圖1所示）。Q-Sun被用來測試許多產品，這些產品對紫外線的長波段、可見光及紅外線較敏感。 QUV不能模 擬全光譜太陽光。它的原理是，對於曝露在室外的經久耐用的材料，紫外線的短波段300400 nm是引起老化損害的最主要原因（如圖1所示）。從中可以看出，在紫外線的短波區域，即從365 nm到太陽光的最低波段，QUV能很好地模擬太陽光，然而，對於長一點的波長它將無能為力。 測試的最佳方法依賴於測試需要，每種方法都可能非常有效。應該根據被測產品或材料、最終的應用條件、所考慮的降解模式和預算來選擇合適的檢測設備。 1 老化的3要素 光照、高溫和潮濕，這3個因素中的任何一個都會引起材料的老化損害，但它們往往同時發生作用，所造成的危害將大於其中任一因素的單獨作用。 1.1光照 不同材料對光的敏感性不同。對於經久耐用的材料，如大多數塗料、塑膠，紫外線的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而，對於不是那麼經久耐用的材料，比如一些顏料和染料，紫外線的長波段甚至可見光也會使其產生嚴重的老化。 1.2高溫 當溫度升高時，光的破壞作用也將隨之增大。儘管溫度不影響主要的光致反應，但卻影響次要的化學反應。實驗室老化測試必須提供精確的溫度控制，通常還通過升溫的方法來加速老化過程。 1.3潮濕 露 水、雨水及高濕度是引起潮濕危害的主要原因。研究表明，放在室外的物品每天都將長時間（平均每天8-12 h)處於潮濕狀態。研究發現，由潮氣形成的露水是室外潮濕的主要因素，露水造成的危害比雨水更大，因為它附著在材料上的時間更長，引起更為嚴重的潮濕吸 收。當然，雨水對材料的危害也很大，雨水將引起熱衝擊。比如一輛在炎熱夏日裏溫度升高的汽車突然因陣雨而急劇降溫，就會產生衝擊現象。雨水沖刷引起的機械 侵蝕也會加速材料發生老化，如木材塗層因雨水沖洗去除了表面老化層，將未老化的裏層暴露於太陽光下，從而產生進一步老化。對於室內材料，濕氣的主要作用往往是機械應力，它因材料試圖與周圍保持潮濕平衡而引起，材料所經受的濕氣越大，需要克服的應力也越大。濕氣環境還是室外材料發生老化的一個重要因素，在室外，周圍相對濕度（RH）將影響一種潮濕材料的乾燥速度。 QUV和Q-Sun以各自不同的方式來類比光照、高溫和潮濕。 2 QUV老化試驗設備 2.1陽光模擬 QUV利用螢光紫外線燈模擬太陽光來對一耐久性材料造成損害。紫外燈在電學原理上與普通照明用的燈很相似，但它主要發射紫外光而非可見光或紅外線。 不同的應用條件需要的不同光譜，進而需要一不同類型的燈管。UVA-340燈管對太陽光的紫外短波段模擬效果好，其光譜能量分佈（SPD）在太陽光的截止點到大約360 nm範圍內與太陽光譜吻合得非常好（如圖2所示）。 UV-B型燈管（如圖3所示）在QUV中也被廣泛應用。它們比UV-A型燈管引起更快的材料老化，但它比太陽光截止點更短的波長量可能會對許多材料產生不切實際的結果。 圖2所示的UVA-340燈管在已有燈管中對太陽光紫外短波段的模擬效果是最佳的。圖3 UV-B類型的燈管利用紫外線的短波段達到最快速老化的目的，對特別經久耐用材料的檢定或品質控制非常有用。 2.2輻照度控制 為了獲得精確 且可重複的測試結果，控制輻照度（光強）很有必要。大多數型號的QUV都裝備有日光眼光強控制器，這種精確的光控系統為使用者選擇輻照度提供了方便。利用 日光眼的回饋循環系統，可以連續、自動地控制且精確地保持輻照度，日光眼靠調整燈的功率來自動補償因燈管老化和其他因素造成的光強變化。在僅僅幾天或幾周 內QUV能模擬在室外幾個月甚至幾年所造成的損害。 在QUV內部，因螢光紫外線燈固有的光譜穩定性，發光控制系統相對簡單。隨著燈管的老化，所有光源的輸出都會發生衰減，然而，不像大多數其他類型的燈管，紫外燈的光譜不會隨時間變化，這也提高了測試結果的重複性，也是使用QUV進行測試的一個主要的優點。 圖4所示為在 QUV中使用過2h的燈管和使用過5 600 h的燈管輻照度控制之間的比較，可以看出，新燈管和長時間使用過的燈管光譜之間的差別幾乎難以辨別。這是因為，一方面日光眼照度控制器用來維持光強，另 外，因為紫外燈固有的光譜穩定性，光譜能量分佈幾乎保持不變。已取得專利的太陽眼控制系統易於校準，符合ISO標準可追溯的要求。 2.3潮濕模擬 測試室底部的 水槽被用來加熱產生蒸汽，在較高的溫度下，熱蒸汽使測試室內保持100%的相對濕度。在QUV中，測試樣品實際上形成測試室的側壁，樣品的另一面暴露在室 內周圍的空氣中。室內相對較冷的空氣使得測試樣品的表面比測試室內熱蒸汽的溫度低好幾度，這一溫度差產生冷凝迴圈現象，在樣品表面液態形式的水慢慢地凝結 （如圖5所示）。所形成的冷凝物是非常穩定、純度很高的蒸餾水，這種高純的蒸餾水增加了測試結果的可重複性，也簡化了QUV的安裝和操作。 因為材料在室外經受潮濕侵蝕的時間很長，所以QUV要達到相同的效果，它的冷凝迴圈過程至少需要4h。另外，冷凝過程是在一較高溫度（一般為50