ISO 877-22025 塑料太阳辐射暴露方法第2部分直接风化和窗玻璃后暴露标准立项发展报告

ISO877-2:2025《塑料太阳辐射暴露方法第2部分：直接风化和窗玻璃后暴露》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plastics—MethodsofExposuretoSolarRadiation—Part2:DirectWeatheringandExposureBehindWindowGlass摘要塑料材料在户外应用中的耐候性能是决定其使用寿命与安全可靠性的关键指标。太阳辐射暴露试验作为评估塑料耐候性的基础方法，被广泛应用于建筑材料、汽车零部件、农用薄膜及户外设施等众多领域。国际标准化组织（ISO）发布的ISO877-2:2025《塑料太阳辐射暴露方法第2部分：直接风化和窗玻璃后暴露》，是对ISO877-2:2009的修订更新，旨在更加科学、精确地规范塑料在自然太阳辐射条件下的直接暴露和窗玻璃后暴露试验方法。本报告系统阐述了该标准的立项背景、修订历程、关键技术内容及其与ISO877-1和ISO877-3的配套关系，深入分析了该标准修订的技术动因与产业需求，详细介绍了制修订工作的主要承担单位，并就标准的推广应用前景及未来发展方向进行了展望。该标准的发布将进一步促进全球塑料耐候性评价方法的统一与协调，为塑料材料研发、质量控制及国际贸易提供更为可靠的技术支撑。关键词：塑料；太阳辐射；自然暴露试验；直接风化；窗玻璃后暴露；耐候性；ISO877-2Keywords:Plastics;Solarradiation;Naturalexposuretest;Directweathering;Exposurebehindwindowglass;Weatherresistance;ISO877-21引言塑料材料因其质轻、耐腐蚀、易加工等优良特性，在现代工业和日常生活中获得了广泛应用。然而，户外使用的塑料制品长期暴露于太阳辐射、温度变化、湿度、降雨及大气污染物等环境因素中，不可避免地发生老化降解，表现为变色、失光、开裂、力学性能下降等现象。这种老化过程不仅影响制品的外观质量，更直接关系到其使用安全性和服役寿命。因此，如何科学、准确地评价和预测塑料材料的耐候性能，始终是材料科学与标准化领域关注的核心问题之一。太阳辐射暴露试验是目前公认的最能真实反映塑料材料在实际使用环境中老化行为的评价方法。根据暴露条件的不同，可分为自然暴露试验和人工加速老化试验两大类，其中自然暴露试验又依据试样所受辐射与环境的差异细分为直接暴露、窗玻璃后暴露和间接暴露（通过暗箱）等不同模式。由国际标准化组织ISO/TC61（塑料技术委员会）制定的ISO877系列标准，正是规范塑料自然太阳辐射暴露试验方法的国际通用技术文件。2025年7月，ISO正式发布ISO877-2:2025，替代原有ISO877-2:2009版本。作为ISO877系列标准的第二部分，该标准专门规定了塑料在自然太阳辐射条件下直接风化和窗玻璃后暴露的试验方法。此次修订反映了国际塑料耐候性试验技术的最新进展，对试验装置要求、试样制备、暴露程序及结果表述等方面进行了系统优化和完善。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订要点及实施意义进行全方位梳理与解读，以期为国内相关行业的标准化工作和技术应用提供参考。2标准立项背景2.1行业需求与技术发展塑料材料在全球范围内的年产量已超过4亿吨，其中大量产品应用于户外环境。建筑用塑料型材、外墙涂料、汽车内外饰件、农用棚膜、户外家具、光伏组件背板等，均长期承受自然太阳辐射的作用。不同应用场景下，塑料制品所经历的辐射条件存在显著差异：例如，户外直接暴露于阳光下的材料承受全光谱太阳辐射，而室内或车窗后使用的材料则主要经历经过玻璃过滤后的辐射。研究表明，窗玻璃可有效阻隔波长小于300nm的紫外辐射，但对300～380nm的近紫外波段仍具有一定的透过率，因此窗玻璃后材料的降解机理与直接暴露存在本质区别。这种差异要求标准化试验方法必须加以区分，以满足不同应用场景下材料耐候性评价的需求。与此同时，全球气候环境的变化使得各地区的太阳辐射强度、光谱分布及温湿度条件呈现新的特征。极端高温天气频发、紫外辐射增强等趋势，对塑料材料的耐候性能提出了更为严苛的考验。此外，新型塑料材料及添加剂体系的不断涌现——如生物基塑料、纳米复合塑料、新型光稳定剂和紫外线吸收剂等——也需要更加精确和可靠的户外暴露试验方法来验证其耐候性能。2.2技术发展与标准更新需求自ISO877-2:2009发布以来，国际塑料老化与耐久性研究领域取得了长足进步。一方面，辐射测量技术日趋精密，宽带与窄带紫外辐射计、光谱辐射计等仪器的精度和可靠性显著提升，使得更准确的辐射剂量测量成为可能；另一方面，对塑料老化机理的认知不断深入，尤其是对紫外辐射引发光氧化降解的分子机制、水分对水解降解的协同作用等方面的理解更为系统，这为优化试验条件提供了理论支撑。然而，原版ISO877-2:2009在十多年的实施过程中也暴露出一些需要改进的问题。例如，部分试验参数的规定较为宽泛，导致不同实验室之间的试验结果可比性不足；对窗玻璃的技术要求和检定方法不够细化，影响窗玻璃后暴露试验的一致性和可重复性；在辐射测量仪器的校准和溯源方面缺少具体指导等。这些问题制约了标准的有效实施，亟需通过修订予以完善。与此同时，全球标准化环境也在发生变化。ISO/TC61/WG1（老化性能工作组）持续推进老化和耐候试验方法系列标准的协同修订工作。ISO877-1（通则）和ISO877-3（间接暴露）的同步修订，也要求ISO877-2在术语定义、试验条件表述和结果报告格式等方面与之保持高度一致。因此，对ISO877-2进行全面修订，既是对技术进步的及时响应，也是保持ISO877系列标准整体协调性和先进性的必然要求。3标准主要内容3.1适用范围与基本框架ISO877-2:2025规定了塑料试样在自然太阳辐射条件下进行直接风化和窗玻璃后暴露的试验方法，适用于评估塑料材料在户外环境中的耐候性能。该标准与ISO877-1和ISO877-3共同构成完整的塑料自然太阳辐射暴露试验方法体系，三者既有明确分工又互为补充。从方法本质来看，直接风化暴露是将试样安装于户外暴露架上，使其直接承受太阳辐射、温度变化、降雨、湿度及大气污染物的综合作用，以模拟塑料制品在完全开放式户外环境中的服役条件。窗玻璃后暴露则将试样置于具有特定透光性能的窗玻璃背后，仅接受透过玻璃过滤后的太阳辐射作用，用于模拟材料在室内、车内等透过玻璃受光环境中的使用工况。3.2试验装置与仪器要求标准对试验装置提出了明确规定。对于直接风化暴露，标准要求暴露架的设计应确保试样朝向和倾角满足规定要求（通常面向赤道倾斜45°，也可根据使用环境选择其他角度），同时保证试样背面具有良好的通风条件，以避免局部过热影响试验结果。暴露架应采用耐腐蚀的金属材料制成，并设置适当的试样固定装置，确保试样在试验过程中不产生松动或位移。对于窗玻璃后暴露装置，标准重点规定了玻璃的选材要求，包括玻璃的厚度（推荐3mm）、类型和光学性能指标。标准要求在紫外波段（特别是300～400nm范围内）的透过率及其稳定性方面做出具体规定，以确保不同实验室使用的窗玻璃具有良好的一致性。同时，标准要求配备玻璃清洁和维护的制度性安排，防止玻璃表面积尘或污染导致的透光性能衰减影响试验结果的准确性。在辐射测量方面，标准要求使用总紫外辐射计或特定波段辐射计对试样安装平面的太阳辐射进行持续监测和记录，并按月报告累积辐射量。该修订版对辐射计的校准周期和校准方法提出了更为明确的要求，强调辐射计应定期溯源于国家或国际计量标准。3.3试样制备与试验条件标准对试样制备提出了系统要求。在试样形状和尺寸方面，应优先利用最终产品或标准规定的样条，其厚度应尽可能与实际应用条件一致。对于需要从制品上裁取的试样，应标明取样位置和方向。每个试验条件下推荐的平行试样数量通常不少于5个，以保证结果的统计有效性。在试验条件方面，标准规定了多种暴露角度供选择：试验面朝向赤道倾斜45°是最常用的基准暴露条件，而30°倾角适用于低纬度地区，90°倾角则适用于模拟垂直安装面（如建筑外墙）的暴露条件。对于特殊应用场景，标准允许采用面向太阳的跟踪式暴露架以最大化辐射接收量。标准还要求在试验期间连续记录气象参数，包括环境温度、试样表面温度、相对湿度、降雨量及总日照时数等，为结果分析提供完整的背景信息。3.4试验周期与结果评价标准规定试验的持续时间应根据材料特性和预期使用环境确定，推荐的最小试验周期为12个月，以覆盖一个完整的年度季节循环。对于耐候性优良的材料，试验可能需要持续24个月、36个月或更长。在试验过程中，应定期（如每3个月）取出子样进行外观检查和性能测试，以跟踪材料性能的变化趋势。结果评价方面，标准要求在规定的试验周期结束后，对暴露试样和未暴露的对照试样进行对比测试。选择的性能指标应能反映材料在实际使用中最关键的性能变化，包括但不限于外观变化（变色、失光、龟裂、粉化等）、力学性能变化（拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率等）和光学性能变化（透光率、雾度等）。试验报告应详细记录暴露条件、气象数据、性能测试结果以及结果的分析与评价。3.5主要修订内容相较于ISO877-2:2009，2025版标准主要在以下几个方面进行了更新和完善。第一，在术语和定义方面，与ISO877-1:2025保持严格一致，对"直接暴露""窗玻璃后暴露""辐照度""辐射暴露量"等核心术语进行了统一规范。第二，在窗玻璃的技术要求方面，增加了对玻璃紫外透过率的具体指标和测试方法要求，并规定了玻璃的定期检查和更换条件。第三，在辐射测量的准确度控制方面，增加了辐射测量仪器校准周期、校准方法及与参考仪器比对的要求。第四，在试验报告的内容和格式方面进行了优化，增加了需要记录的关键仪器参数和不确定度评估信息。第五，在规范性引用文件方面，引入了最新版本的相关ISO标准，反映了近年来国际标准化工作的最新进展。4主要参编单位ISO877-2:2025由国际标准化组织ISO/TC61"塑料"技术委员会下设的SC6"老化、化学及环境耐性"分技术委员会归口管理，具体由WG1"老化性能"工作组负责制修订工作。ISO/TC61是国际标准化领域规模最大、最为活跃的技术委员会之一，其下设的SC6承担着塑料老化试验方法标准的制修订工作，汇聚了来自全球各国的材料科学家、标准化专家和产业界代表。在ISO877-2:2025的制修订过程中，日本工业标准调查会（JISC）承担了工作组召集和技术主导的重要角色。日本在塑料老化与耐候性研究领域具有深厚的技术积累，国内拥有多家国际知名的材料老化研究机构和试验设备制造企业，如Q-LAB日本分公司、须贺试验机株式会社等，在自然暴露试验场建设、加速老化试验设备开发及耐候性评价方法研究等方面处于世界领先水平。日本的冲绳暴露试验场和北海道美唄暴露试验场等设施，为亚洲不同气候条件下的塑料自然暴露试验积累了丰富的基础数据。中国作为ISO/TC61的积极成员和P成员国，深入参与了该标准的制修订工作。全国塑料标准化技术委员会老化方法分技术委员会（SAC/TC15/SC5）组织国内相关单位，包括中国合格评定国家认可委员会、广州合成材料研究院有限公司、北京化工大学、中蓝晨光化工研究设计院有限公司等长期跟踪该标准的修订进程并提出技术意见。近年来，随着中国塑料工业的快速发展和国际化程度的提高，中国在塑料耐候性试验方法标准化领域的话语权不断增强。广州老化研究所作为国内从事高分子材料老化与防老化研究的权威机构，在自然暴露试验方法研究和试验场建设方面积累了逾半个世纪的丰富经验，其所属的海南琼海暴露试验场和广州天河暴露试验场为中国塑料材料耐候性评价提供了重要的基础设施支撑，也为ISO877-2标准的修订提供了大量有价值的试验数据和实践反馈。此外，来自德国、美国、法国、韩国等国标准化机构的专家也积极参与了本标准的修订工作。德国标准化学会（DIN）在塑料老化试验标准化方面具有悠久的传统，美国材料与试验协会（ASTM）的G90和G7等标准与ISO877系列标准在技术内容上存在广泛的协调需求，这些国家的专家为标准的协调一致性贡献了重要力量。5标准实施意义与应用前景5.1对产业发展的促进意义ISO877-2:2025的发布实施，对于全球塑料产业具有重要的促进意义。对于塑料原料生产企业而言，该标准提供了一套国际通用的耐候性能评价方法，有助于企业在新产品研发阶段对材料配方进行科学的筛选和优化，缩短高性能耐候塑料的开发周期。对于塑料制品加工企业而言，该标准为其产品选材和质量控制提供了技术依据，有助于确保最终产品的户外使用安全性和使用寿命。对于产品用户和监管机构而言，该标准为产品验收和市场监督提供了统一的评价准则，有利于营造公平有序的市场竞争环境。5.2对国际贸易的支撑作用在国际贸易方面，ISO877-2:2025作为国际公认的塑料耐候性试验方法标准，对于消除技术性贸易壁垒具有重要作用。不同国家和地区在塑料产品的耐候性能要求方面可能存在差异，而基于统一国际标准的试验方法可以有效降低因方法差异导致的贸易争端和技术纠纷。该标准的实施有利于促进全球塑料产品的自由贸易，推动国际产业链的深度融合。5.3标准应用领域展望展望未来，随着新能源、建筑节能、智能装