GBT 47639.1-2026 环境试验 户外暴露试验 第1部分：玻璃下太阳辐射暴露试验标准立项发展报告

环境试验户外暴露试验第1部分：玻璃下太阳辐射暴露试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:EnvironmentalTesting—OutdoorExposureTesting—Part1:SolarRadiationExposureTestingUnderGlass摘要随着全球材料科学与光伏产业的迅猛发展，户外暴露试验作为评估材料及产品环境耐久性的核心技术手段，其标准化需求日益迫切。玻璃下太阳辐射暴露试验通过在玻璃覆盖条件下模拟实际服役场景中的太阳辐射、温度及湿度耦合效应，为汽车内饰材料、光伏封装材料、高分子建材等高分子材料的耐候性评价提供了关键的技术依据。我国现行标准体系中虽已存在自然环境暴露试验相关基础标准，但在玻璃滤光条件下的专项试验方法、装置要求及结果评定方面仍存在规范空白。本报告基于国内外标准现状的系统分析，提出制定GB/T47639.1-2026《环境试验户外暴露试验第1部分：玻璃下太阳辐射暴露试验》国家标准。该标准拟统一试验装置技术要求、试样安装规范、暴露周期设计、辐照量计量方法及结果评价准则，填补我国在该领域的标准空白，并与ISO877-2等国际标准实现协调对接。本报告详细阐述了标准立项的必要性、国内外标准对比分析、标准主要内容框架及预期经济社会效益，为标准技术审查和后续实施推广提供全面支撑。关键词：环境试验；户外暴露试验；玻璃下暴露；太阳辐射；耐候性试验；标准化1引言1.1研究背景高分子材料及其制品在户外服役过程中，长期受到太阳辐射、温度变化、湿度、降水及大气污染物等环境因素的综合作用，不可避免地发生老化降解，表现为变色、失光、开裂、粉化、力学性能下降等劣化现象。据相关统计，全球每年因材料气候老化所造成的直接经济损失高达数千亿美元。因此，准确评价材料在真实使用环境中的耐候性能，对于材料配方筛选、产品质量控制、使用寿命预测以及新型材料的研发应用均具有举足轻重的意义。然而，直接暴露于大气环境中的自然暴露试验虽然能反映真实的综合环境效应，但由于暴露条件受地域气候特征显著影响，试验结果之间存在较大的地域差异，且材料直接承受全部环境应力，与实际使用场景中材料处于玻璃遮挡条件下的老化模式存在显著差异。在许多实际应用场景中——如汽车内部饰件（经挡风玻璃及侧窗照射）、建筑室内材料（经窗户玻璃照射）、光伏组件封装材料（经前板玻璃照射）等——材料并非直接暴露于户外大气环境，而是处于玻璃覆盖之下的特殊光热环境中。玻璃对太阳光谱具有选择性透过特性，会滤除波长小于300nm的紫外辐射和部分红外辐射，使得玻璃下暴露条件下的材料老化机理与直接户外暴露存在本质区别。基于上述工程背景与技术需求，制定专门针对玻璃下太阳辐射暴露试验的国家标准，对我国材料环境适应性评价技术体系具有极为重要的补全和完善意义。1.2标准立项的必要性第一，工程应用的迫切需求。汽车工业、建材工业及光伏产业是我国的支柱产业，其产品中存在大量在玻璃遮挡条件下服役的材料与部件。以汽车行业为例，车内仪表板、座椅面料、内饰塑料件等在透过车窗玻璃的太阳辐射长期作用下，易发生褪色、老化和脆化，直接影响汽车的使用寿命和乘坐舒适性。然而当前我国尚未建立统一的玻璃下户外暴露试验方法标准，各企业和检测机构大多参考国外标准或自行制定内部规范进行试验，导致试验条件差异大、结果可比性差，制约了行业整体技术水平的提升。第二，完善标准体系的需要。我国现行国家标准GB/T3681《塑料自然日光暴露老化试验方法》等主要针对直接暴露方法进行了规范，对于玻璃覆盖这一特殊暴露条件的试验方法尚未予以系统规定。将玻璃下太阳辐射暴露试验独立作为系列标准的组成部分加以规范，有助于构建层次清晰、结构完整的环境试验标准体系。第三，对接国际标准的客观要求。国际标准化组织（ISO）已发布ISO877-2:2009《塑料暴露于太阳辐射的方法第2部分：直接暴露和暴露于玻璃后》等国际标准。我国作为ISO常任理事国和全球制造业大国，亟需制定与国际标准技术协调的国家标准，以支撑国际贸易互认和"中国制造"走向世界。2国内外标准现状分析2.1国际标准化情况国际标准化组织ISO/TC61（塑料技术委员会）长期致力于材料暴露试验方法标准的制定工作，已发布以下直接相关的国际标准：-ISO877:2024《塑料—暴露于太阳辐射的方法》系列标准，分为三个部分：第1部分为指导性总则，第2部分规定了直接暴露和玻璃下暴露的方法要求，第3部分规定了利用聚光太阳辐射加速暴露的方法；-ISO4892-2:2013《塑料—实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯》，规定了实验室加速老化的方法，但明确指出其结果与户外暴露之间的相关性需通过对比试验加以确认；-ASTMG24-21（美国材料与试验协会标准）《进行玻璃下太阳辐射暴露的标准实施规程》，对玻璃下暴露试验的装置、玻璃类型及暴露步骤进行了详细规定。其中，ISO877-2:2009中对玻璃下暴露的试验装置（包含暴露架、玻璃罩、试样安装方式）、辐射量测定方法以及暴露周期计算途径等进行了系统规定，是国际上开展玻璃下暴露试验的主要依据文件。2.2国内标准化现状在国内，与环境暴露试验相关的标准主要包括：-GB/T3681-2011《塑料自然日光暴露老化试验方法》，主要参照ISO877相关技术内容，但未系统涵盖玻璃下暴露试验要求；-GB/T9276-2021《色漆和清漆涂层天然老化试验方法》，针对涂层材料的户外暴露进行了规范；-GB/T3511-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶直接自然气候老化试验方法》。综合审视上述国内标准，主要存在以下不足：一是均以直接自然暴露为主要方法，对玻璃滤光条件下的暴露试验方法缺乏针对性的技术规定；二是对各行业特定的玻璃下暴露需求（如汽车内饰件的暴露角度、建筑玻璃的参数差异等）缺乏分类指导；三是关于试验用玻璃的技术要求（透过率、厚度）、玻璃清洁维护周期、辐照量累积计量等关键技术参数的规定不够详细。这些标准空白严重制约了相关行业材料环境试验工作的规范化和试验数据的国际互认。3标准主要内容3.1标准适用范围与定位本标准作为GB/T47639《环境试验户外暴露试验》系列标准的第1部分，规定了在玻璃覆盖条件下进行太阳辐射暴露试验的试验原理、试验装置、试验条件、试验程序、试验结果评定及试验报告等技术要求。本标准适用于在玻璃遮挡条件下服役的塑料及其制品、涂料及涂层、复合材料、橡胶、汽车内饰材料、光伏封装材料等在户外自然太阳辐射作用下的暴露老化试验，也适用于在上述工况条件下材料耐候性能的对比评价和质量控制。3.2试验装置要求（一）暴露试验架。暴露架的设计应确保试样在暴露期间始终保持规定的朝向和倾斜角度。试验架应结构稳固，采用防腐蚀材料制造，不应对试样产生额外遮挡或阴影影响。当需要在同一试验地点同时开展不同倾斜角度的暴露试验时，应确保试样之间的间距满足互不遮光要求。暴露架的设置应保证试样暴露表面距离地面高度不小于0.5m，以避免地面反射和溅水的影响，同时应确保试样暴露面的空气可自由流通。（二）玻璃罩技术要求。玻璃下太阳辐射暴露试验的核心在于玻璃罩对太阳光谱的滤光作用，因此对玻璃罩的技术要求极为关键。本标准参考ISO877-2和ASTMG24的相关规定，结合国内玻璃制造技术水平，明确试验用玻璃的技术要求：-玻璃类型：采用符合GB/T4871规定的普通平板玻璃或超白玻璃，推荐标称厚度为3mm（允许偏差±0.2mm）；-光谱透过性能：在波长300nm处的太阳紫外辐射透过率应不大于1%，在波长340nm处的透过率应不大于10%，在波长380~2500nm范围内的太阳总辐射透过率应不低于85%；-透光均匀性：玻璃表面应平整、无气泡、无划伤及结石等缺陷，任意两点之间的光谱透过率偏差不超过5%。（三）试样安装。试样应安装在玻璃罩下方的试样架上，试样暴露面与玻璃下表面之间的距离应在50mm~100mm范围内。玻璃与试样之间应留有一定间隙以确保空气流通，但间隙不宜过大，以免导致试样表面温度偏离实际服役工况。试样架设计应使试样背面有空气自由流动空间，并且试样的安装与拆卸应操作便捷、不会损伤试样。3.3试验条件与程序（一）暴露场地要求。暴露试验场地应选择在能代表目标气候类型特征的开阔地带，场地应平坦、植被均匀（推荐种植短草或铺设砂石），周围无高大建筑物、树木及遮挡物。场地的大气环境应尽可能避开局部工业污染源的影响，并符合GB/T3681中对暴露场地的选址要求。（二）暴露角度与朝向。暴露试验架应面向正南方向，与水平面的倾角通常采用45°。对于特定应用场景（如汽车内饰材料模拟），可根据实际工况采用其他暴露角度，如模拟车内仪表板受到经前风挡玻璃入射的太阳辐射照射状态，可参考风挡玻璃的实际倾角设置暴露角度。标准中明确要求在试验报告中注明实际采用的暴露角度及朝向，以便结果的比较与解读。（三）暴露周期与辐照量。试样累积暴露量是评价老化程度最为重要的度量指标，其计量方式包括暴露持续时间（月或年）和累积太阳辐射量（MJ/m²）。鉴于不同地域和季节太阳能辐照度的显著差异，仅以时间作为暴露度量不够精确。因此本标准规定试验周期应优先采用累积辐射量（单位：MJ/m²）进行表征，同时记录相应的暴露日历时间。标准参考ISO877-2推荐，以试样暴露面所在平面的累积太阳辐射量作为暴露程度的度量依据。总暴露周期可根据材料类型和评价目的设定为12个月、24个月或更长的整年周期。考虑到不同季节的环境温度和辐照强度对材料老化的不同影响，为使试验结果具有较好的年际可比性，试验起始时间应记录并宜在报告中注明。（四）试验中的检测与维护。暴露期间应对试验装置进行定期检查和维护，主要包括：（1）玻璃罩表面应定期清洁（推荐清洁周期不超过2周），以保证实际透过的太阳辐射不受积尘明显影响——清洁时应使用去离子水和软质纤维布，避免划伤玻璃表面；（2）定期检查玻璃有无破裂、碎裂等异常情况，一旦发现破损应及时更换；（3）对暴露架的结构稳定性、试样固定状态进行检查；（4）对试验场地的气象参数（日辐射量、温度、湿度、降水量等）进行连续自动记录。当玻璃罩更换后，应记录更换日期和更换原因，并在试验报告中予以注明。（五）试样检测周期与取样。根据试验总周期的长短，通常设置多个检测节点。在为期12个月的暴露试验中，可在暴露满3个月、6个月、9个月和12个月时各取一组试样进行性能检测；在24个月的试验中，可增加至6个检测节点。每次取样应至少包含3个平行试样用于各项性能指标的测试。取样后的试样应按照相关材料标准规定的方法进行性能测试，检测项目推荐包括外观变化（变色、失光、开裂、粉化、起泡等）、光泽度变化、色差值（ΔE*）变化、力学性能（拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度）保持率以及其他依据具体材料确定的专项性能。检测项目的选择应在试验前予以明确，并保持整个试验周期的一致性。3.4结果评定与报告（一）结果评定方法。试验结果评定的核心内容包括：以暴露时间为横轴、以性能保持率为纵轴绘制老化性能变化曲线，分析材料在不同暴露阶段的性能衰减规律；计算达到特定性能保持率（如50%、80%）所需的暴露时间或累积辐射量，作为材料耐候性定量评价指标；当同一材料的多个试样在相同暴露条件下试验结果的偏差过大时，应对异常数据进行分析，明确是否由材料不均匀性、试样制备差异或试验条件波动所引起。（二）试验报告内容。试验报告应包含但不限于以下信息：试验目的与依据标准编号；试样名称、规格及制备方法；试验场地的地理位置、气候特征及暴露起止日期；暴露架的朝向与倾斜角度；玻璃罩的类型、厚度及光谱透过性能参数；累积太阳辐射量及各检测节点的分阶段辐射量；检测节点及各节点的性能检测结果；试验期间场地的极端气象条件记录；试验过程中的异常情况及处理措施；结果分析与结论。通过上述技术内容的规定，标准旨在确保不同实验室和不同试验场地所获得的试验结果具有较好的重复性和可比性，为材料耐候性能的评价和工程应用选材提供科学依据。4主要编制单位本标准由全国环境试验标准化技术委员会（SAC/TC8）提出并归口，由中国电器科学研究院股份有限公司联合国内多家科研院所、高等院校、检测机构及龙头企业共同起草编制。中国电器科学研究院股份有限公司（以下简称"中国电研"）始建于1958年，是集科研、开发、检测、标准化于一体的国家级转制院所，也是国家首批创新型企业。中国电研旗下的工业产品环境适应性国家重点实验室是我国环境适应性研究领域的权威机构，长期从事材料及产品环境老化机理与试验技术研究，建有广州、海南琼海、内蒙古海拉尔、西藏拉萨等多个覆盖湿热、亚湿热、寒温、高原等典型气候类型的户外暴露试验场，形成了系统完善的自然环境试验研究平台。作为SAC/TC8环境试验标准化技术委员会的秘书长单位，中国电研主导和参与制修订了百余项环境试验领域国家标准，在户外暴露试验方法研究、老化数据分析模型构建、加速试验与自然暴露相关性研究等方面具有深厚的科研积淀和丰富的工程实践经验。在标准研究与编制过程中，中国电研系统开展了不同玻璃类型的光谱透过性能研究、玻璃下与直接暴露条件下材料老化行为的对比试验、不同地域暴露场地的比对验证试验等工作，标准技术内容提供了扎实的试验数据支撑。同时，中国电研联合中国汽车技术研究中心、金发科技股份有限公司、合肥工业大学等单位，充分吸纳汽车、新材料、检测认证等行业的技术需求，确保标准的科学性、先进性和可操作性。5标准协调性与实施前景5.1与相关标准及法规的协调性本标准与以下标准文件构成协调配套关系：GB/T3681《塑料自然日光暴露老化试验方法》、GB/T9276《色漆和清漆涂层天然老化试验方法》、GB/T3511《硫化橡胶或热塑性橡胶直接自然气候老化试验方法》为基础通用方法标准，本标准与上述标准在术语定义、试样制备、结果评定等基础要求上保持一致，同时细化和补充了玻璃覆盖条件下的特殊技术要求。此外，本标准在技术指标体系、试验程序框架等方面积极采纳ISO877-2:2009和ASTMG24-21的成熟技术内容，同时在暴露角度选择、玻璃技术参数、检测周期等方面纳入了基于国内使用条件和工程实践的经验累积。5.2标准实施预期效益本标准的贯彻实施预期将产生以下显著的效益：一是有利于提升相关行业的产品质量水平。汽车、建材、光伏等行业可依据本标准开展玻璃下暴露试验，在材料筛选和产品定型阶段更准确地把握材料的真实耐候性能，减少因材料过早老化导致的产品质量问题与召回风险。二是有利于降低企业试验成本。标准统一了试验方法及技术参数，可有效避免各企业因采用不同试验条件所导致的重复试验和验证，降低产品开发和贸易中的试验费用。三是有利于促进国际贸易。标准技术内容与国际先进标准协调一致，有助于破除技术性贸易壁垒，为我国材料及产品出口提供标准支撑。四是有利于积累基础老化数据。标准实施后，各试验场地按统一方法开展玻璃下暴露试验所积累的数据具备较好的可比性，可为后续建立材料老化寿命预测模型和制定材料环境耐久性设计规范奠定扎实的数据基础。6结论与展望标准按照开放、透明、协商一致的原则组织编制，充分吸收国际先进技术经验，积极