紫外光老化和日光老化浅析.ppt

日光老化和紫外老化浅析 光照试验相关标准ISO105SAEJ1885GME60292SAEJ1960SAEJ2020ASTMG26VWPV3902VWPV1303NEMA250IEEEC62 11ASTMG53CNSD1011JISD0205SAEJ2212 紫外光耐气候箱 纯紫外光 290 400nm UV波长320 400Nm 辐照度范围0 5W m2 实验箱温度比黑板温度低约2度氙灯老化试验箱全波长 模拟阳光 红外 紫外 可见光 290 800nm 辐照度550W m2 1120W m2 实验箱温度比黑板温度低约10度氙灯全光普辐照强度500W 时紫外区的辐照强度是1 1W 辐照度 辐射照度 辐射照度 辐照度一般指辐射照度 简称辐照度 定义为单位面积通过的能量 可由单色通量密度对整个电磁波频谱积分求得 单位为W m 2 一 氙灯试验的种类屋外試驗 直接暴露於大氣中 並長時間放置時 檢查產品之耐候性 加速試驗 為推測屋外試驗之耐候耐光性為目的 使用試驗機檢查產品之耐候耐光性 直接陽光曝露 直接暴露於大氣中之產品 如保險桿 車體烤漆及輪胎等 室內隔玻璃 在不受雨水之狀態 暴露於大氣中之產品 如車門飾板 安全帶 頂蓬及座椅表層等 氙灯光谱的分布比较 辐照强度控制范围在340nm时0 45 0 68w m 在420nm时0 72 1 05w m 在300 400nm时40 60 0w m 在300 800nm时520 800 0w m 在300 3000nm时780 1200 0w m Atlas气候服务集团在世界范围内有18个重点网站 拥有佛罗里达和亚利桑那两个世界上最大的暴露场 与40个国家和20多个国际组织长期有业务往来 试验材料70 以上是建筑业 光伏和汽车业产品 ATLAS全球试验网为40多个国家的2000多个客户进行材料环境暴露试验 是世界上25个贸易和行业组织的成员 吐鲁番工业产品曝晒试验场通过Atlas全球气候服务集团认可 是除美国亚利桑那州Atlas全球气候服务集团试验场外 试验中心为全球第二大干热试验站 辐射源由一个或多个氙灯组成 它们产生的辐射经过滤光系统过滤 使辐照度在样板架平面的相对光谱能量分布与太阳的紫外光和可见光辐射近似 方法1 或与通过3mm窗玻璃滤过的太阳紫外光和可见光辐射近似 方法2 表1和表2给出了要求的辐射光谱能量分布 用百分数的形式表示占290nm 400nm范围内总辐射能的多少 表1为用日光滤光器的氙灯 表2为用窗玻璃滤光器的氙灯 表1使用日光滤光器的氙灯要求的光谱辐照度分布 方法1人工气候老化 表2使用窗玻璃滤光器的氙灯要求的光谱辐照度分布 方法2 一般而言 辐射通量的选择是为了使试验样板表面的平均辐照度E为 300nm 400nm之间的平均辐照度为60W m2 或在340nm处为0 51W m2 方法1 300nm 400nm之间的平均辐照度为500W m2 或在420nm处为1 1W m2 方法2 双方可以商定使用高辐照度的试验 可以选择使试验样板表面的平均辐照度E达到 300nm 400nm之间的平均辐照度为60W m2 180W m2 或在340nm处为0 51W m2 1 5W m2 方法1 300nm 400nm之间的平均辐照度为50W m2 162W m2 或在340nm处为1 1W m2 3 6W m2 方法2 滤光片种类 DacathlonSolarexpositioncalculation AreferenceirradianceEref Thetimewhichissimulatedtsim TheirradiancewhichisprogrammedinthesolarchamberE ex E 550W m GB T16422 3 1997荧光紫外灯 UV ISO4892 3 1994塑料实验室光源暴露试验方法 荧光紫外灯 1 光源 型灯 通常可区分为UV A340 UV A351 UV A355和UV A365 名字后数字表示发射峰的特征波长 纳米 其中UV A340更能模拟日光的300 340nm光谱分布 型灯 发射光谱分布具有接近313nm汞线的峰值 在日光截止波长300nm以下有大量的辐射 可引起材料在户外不发生的老化 这种灯在双方同意下采用 但协商的意见应在试验报告中详述 多数荧光灯在使用过程中输出光能会逐渐衰减 应按照设备厂家关于使用方法要求的说明保持所需要的辐射 灯管类型 UVA 340 Q LAB或Atlas UVB 313 Q LAB或Atlas 灯管寿命 大概1800 2500小时 依客户实际使用时间而定 大致一年12支 灯管区别 UVA灯管 UVB灯管UVA灯管主要用于比较不同类型的聚合物 因为UVA灯管在295nm以下没有UV的成份发出 不会像UVB灯管那样快速煺化材料 但是测试会比较好的接近室外结果 UVA 340的波长在365nm到295nm之间 波长的峰值在340nm 通常用于比较不同测试样品的配方UVB灯管发出的是非自然的光 波长在295nm以下 对于测试结果来说 它要比UVA灯管来的快 因而经常用于QC和测试非常耐用的材料 测试的效果和室外的结果是有一定的差别 有两种UVB灯管可使用 它们的波长都是一样的 只是发出总的UV含量不同 灯管性能 0 68w 在340nm相当于正午的阳光 1 38w 在340nm相当于最大2倍的阳光 0 35w 在340nm最佳平均值 相当于叁月 九月的阳光 或是低Uv光 0 67w 在310nm是标準 1 23w 在310nm是非常快速的测试 0 48w 在310nm可以使灯管延长使用时间当用于UVB 313灯管做测试符合SAEJ2020的标人準 2 测试方法 1 试样经一段光暴露期后 继之为无辐照期 其时温度发生变化和在试样上形成凝露 的循环试验 试验期按有关标准规定 如无规定循环条件 推荐采用下述循环 在黑标准温度60 3 下辐照暴露4h或8h 然后 在黑标准温度50 3 下无辐照冷凝暴露4h 注 有些聚合物 例如PVC 的老化降解对于温度很敏感 这种情况下建议采用低于60 的辐照暴露温度 例如50 以模拟较冷的气候 选用辐照暴露继之冷凝暴露的程序时 可允许的辐照或冷凝暴露期最短为2h 以保证各暴露期条件达到平衡 2 试样连续进行辐照暴露且有定时喷水的循环试验 试验期按有关标准规定 如无规定 推荐如下的试验条件 在黑标准温度50 3 空气相对湿度10 5 条件下辐照暴露5h 然后 在黑标准温度20 3 下继续辐照暴露并喷水1h 如何控制紫外老化试验箱辐照度 采用荧光紫外灯为光源 通过模拟自然阳光中的紫外辐射 淋雨 冷凝 温度及湿度环境 对材料进行加速耐气候老化性试验 以获得材料耐气候性的结果 适用于非金属材料 有机材料 如 涂料 油漆 橡胶 塑胶及其制品 等在阳光 淋雨 湿度 温度 凝露等气候条件的变化下检验有关产品及材料老化现象程度 在短时间内得到变色 退色 粉化 龟裂 变模糊 脆化 强度下降及氧化等情况 与户外老化相比 实验室老化测试的优点在于除了加速老化试验外还需要确保对结果的再现性 为了提高再现性 必须控制光 温度 湿度等重要参量 尤其对光的控制最为重要 和其他灯管一样 紫外灯管的老化会导致灯管输出也下降 没有辐照度控制反馈系统的试验箱一般有轮换灯管位置 或外加一个电位器来控制辐照度 虽然这种方法能适合很多标准但是也有很多局限性 这种轮换灯管位置不能补偿因灯管批次不同或外界环境的变化不同而带来的影响 用一个反馈系统来控制光照强度 使用者就可以选择自己适当的辐照强度 系统就会自动维持设定的辐照强度 控制器通过紫外传感器来监控紫外光强度 控制器会根据反馈回路对灯的强度引起的变化进行自动调节 辐照强度可以设置在很高到很低的位置 除非较为特殊的试验 一般都是按照UVA 340灯的辐照强度0 68W M2 340相当于夏季正中午的太阳光 得到快速的效果 0 35W M2 340相当于春秋时候的日光适合普通测试和较低辐照强度测试 UVB 313灯的辐照强度0 68W M2 310 1 23W M2 310非常快速的测试适用于质量控制或耐久性材料测试 氙灯老化试验箱与紫外光老化试验箱的区别 自然气候光老化试验方法通常分为二种 第一种是模拟紫外光老化 第二种就是模拟全阳光老化 作为国内外广泛采用的方法 其主要原因是自然气候老化实验结果更符合实际 所需的费用较低而且操作简单方便 虽然我们可以在任何地方进行自然气候老化试验 但国际上比较认可的试验场地是美国的佛罗里达 因为其阳光充足 但自然气候老化试验的不足之处是试验需要的时间长 试验人员可能没有这么多年的时间等待一个产品的测试结果 氙灯老化试验箱与紫外光老化试验箱的区别 1 氙弧辐射试验方法氙弧辐射试验被认为是最能模拟全太阳光谱的试验 因为它能产生紫外光 可见光和红外光 正因为如此 在国内外被认为是最广泛采用的方法 GB T1865 1997 等同于IS0113411 1994 详细地介绍了这种方法 但这种方法也有它的局限性 即氙弧灯光源稳定性及由此带来的试验系统的复杂性 氙弧灯光源必须经过过滤以减少不期望的辐射 为达到不同的辐照度分布可有多种过滤玻璃类型供选择 选用何种玻璃取决于被测试材料类型及其最终用途 改变过滤玻璃可以改变透过的短波长紫外光类型 从而改变材料遭受破坏的速度和类型 通常运用的过滤有3种类型 日光 窗玻璃和扩展的紫外光类型 国标GB T1865 1997中提到的方法1和方法2对应于前两种类型 氙灯老化试验箱与紫外光老化试验箱的区别 2 紫外光灯照射试验方法紫外光灯照射老化试验利用荧光紫外光灯模拟太阳光对耐久性材料的破坏性作用 这与前面提到的氙弧灯有区别 荧光紫外灯在电学原理上与普通的照明用冷光日光灯相似 但能生成更多的紫外光而非可见光或红外光线 对于不同的曝晒应用 有不同类型的具有不同光谱的灯供选择 UVA 340型的灯在主要的短波长紫外光光谱范围能很好地模拟太阳光 UVA灯的光谱能量分布 SPD 与从太阳光谱中360nm处分出的光谱图很近似 UVB型灯也是通常使用的加速人工气候老化试验用灯 它比UVA型灯对材料的破坏速度更快 但其比360nm更短的波长能量输出对很多材料会造成偏离实际的