氙燈耐氣候試驗箱和紫外耐候試驗箱的比較分析

氙燈耐氣候試驗箱和紫外耐候試驗箱的比較分析

氣候和陽光輻照是損害涂料、塑料、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。

    對許多制造商而言，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于研究開發、質量、控制和材料檢定，這些檢測設備提供快速并且可重復的測試結果。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ASTMG154）Q-Sun氙燈試驗箱符合ASTMG155。

    測試抗老化和光穩定性的方法經常引起爭論。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、易于操作，然而大部分制造商不愿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氙弧燈試驗箱和QUV紫外加速老化試驗箱是應用zui廣泛的加速老化檢測設備，這兩種檢測設備的測試原理*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295nm到800nm范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，對于曝露在室外的經久耐用的材料，紫外線的短波段300~400nm是引起老化損害的zui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365nm到太陽光的zui低波段，QUV能很好地模擬太陽光，然而，對于長一點的波長它將無能為力。

    測試的方法依賴于測試需要，每種方法都可能非常有效。應該根據被測產品或材料、zui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，所造成的危害將大于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。對于經久耐用的材料，如大多數涂料、塑料，紫外線的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而，對于不是那么經久耐用的材料，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。盡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8-12h處于潮濕狀態。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，雨水將引起熱沖擊。比如一輛在炎熱夏日里溫度升高的汽車突然因陣雨而急劇降溫，就會產生沖擊現象。雨水沖刷引起的機械侵蝕也會加速材料發生老化，如木材涂層因雨水沖洗去除了表面老化層，將未老化的里層暴露于太陽光下，從而產生進一步老化。