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耐候性测试该选择紫外老化测试还是氙灯老化测试?

发布于:2019-07-29T11:07:23 阅读次数:401

各类产品的老化,每年造成亿万美元的经济损失。造成的材料损害主要包括:变色、失光、强度下降、开裂、起皮、粉化和氧化等。很显然,对许多产品来说,抗老化和光稳定性是很重要的。现在大部分研究者用自然暴露方法、?加速老化试验机或?Q-Sun?进行测试。

自然暴露测试方法有很多优点:真实、便宜、易于操作。然而,大部分制造商不愿意等上几年时间来观察某种新的改良产品配方是否真的改进了。因而实验室加速老化测试称为了另一种更为高效的选择。但在QUV 加速老化试验机或 Q-Sun 氙灯试验箱进行测试这个问题上方法经常引发争议。

在回答选择QUV还是进行测试之前,有必要先来更详细了解材料为什么会发生老化,造成材料老化的主要因素是光照(特别是紫外线)、高温以及雨水、露水和高湿度等潮湿条件,其中光照和潮湿往往会产生协同作用。有些材料在光照或潮湿条件的单独作用下的耐久性好,但在光照和潮湿的协同作用下,往往会失效。

光照

不同的材料对光的敏感性也不同。对于经久耐用的材料,如大多数涂料、塑料、短波紫外线是引起大部分聚合物老化的原因。然而,对于不是那么经久耐用的材料,如某些颜料和染料,长波紫外线甚至可见光也会对其造成严重的危害。

高温

尽管温度不影响主要的光致化学反应,它却影响后继的化学反应。实验室老化测试必须提供精确的温度控制,通常还通过升温的方法来加速老化。


潮湿

露水造成的危害比雨水更大,因为它附着在材料上的时间更长,形成更为严重的潮湿吸收。然而不能忽视的是雨水骤降造成的热冲击。比如当一辆汽车在一个炎热夏日温度升高却突然因阵雨而急剧散热。

这三个因素中的任一个都会引起材料老化。它们往往同时发生作用,造成的危害将大于其中任一因素单独作用所造成的。


QUV加速老化试验机

QUV紫外老化试验箱利用荧光紫外灯管来模拟太阳光对耐久耐用材料的破坏作用。这些灯管在电学原理上与普通照明用的冷白灯管很相似,但它主要发射紫外光而非可见光或红外光。

对于不同的最终使用条件,需要不同光谱进而需要不同类型的灯管。UVA-340灯管在短波紫外线波段可最佳模拟太阳光。UVA-340 的光谱功率分布(SPD)在太阳光的截止点到大约 360nm 范围内与太阳光吻合地非常好。UV-B 灯管在 QUV 中也被广泛应用。它们比UV-A 灯管引起的材料老化更快,但它们比太阳光截止点更短的波长对许多材料可能产生不切实际的结果。


UVA-340 灯管在短波紫外线波段可最佳模拟太阳光

在户外,材料由于露水每天有12个小时潮湿状态。为了更真实的模拟户外潮湿侵蚀。QUV用特殊的冷凝功能再现户外露水潮湿。

Q-Sun 氙灯试验箱

氙灯试验箱产生的光谱必须经过滤来减少不必要的光谱成分。使用不同类型的玻璃过滤器可得到不同的光谱。ASTM G155 中定义了三种类型经常使用的过滤器:日光、窗玻璃和紫外延展过滤器。

下图展示了这些过滤器产生的光谱。日光、窗玻璃和紫外延展过滤器又分别有几个不同的类型。


日光过滤器通常被推荐用来研究与自然老化之间的相关性


窗玻璃过滤器产生的光谱与透过玻璃的太阳光谱非常相似,常被用于测试室内光稳定性


紫外延展过滤器常被用于提供更快的测试结果

大多数氙灯试验箱通过水喷淋或湿度控制系统来模拟潮湿的影响。水喷淋的局限性是当温度较低的水喷淋到温度较高的被测样品上,样品的温度也将随之降低,这有可能减缓老化的速率。然而,水喷淋在模拟热冲击和机械侵蚀方面做的相当好。

哪种解决方案最好?

不存在一种测试技术能够满足所有材料和应用条件。您所选择的方法取决于您的测试目的、时间安排、经费预算等。如果它的购买价格和运行成本太高的话,那它也没有实际应用价值。这就是为什么购买价格、运行成本、维护费用是一些不容忽视的重要因素的原因。在考虑测试设备的优点时也应考虑到这些因素。

购买价格

一般而言,QUV 比Q-Sun 便宜得多。举例来说,Q-Sun 的价格可能是QUV的 3 倍,当然还要取决于设备的测试容量和功能3。

样品容量

QUV/se 紫外老化试验箱和 Q-Sun Xe-1氙灯老化试验箱的价格差不多,但它们的样品容量相差很大。QUV 大约是 Q-Sun Xe-1容量的 5 倍。QUV的容量比 Q-Sun Xe-3 的也大,Q-Sun Xe-3 的样品容量仅为 QUV 的 72%。

主要针对标准

标准参考应当成为你选择测试设备是一个重要的考虑的因素,QUV紫外老化试验箱和Q-SUN老化试验箱分别有不同的标准适用范围,下表简单罗列了两款设备的满足的标准要求。

QUV测试标准

上海11选5走势图Q-SUN满足的测试标准

ISO 4892

ANSI C57.12.28

ANSI, A14。5

ASTM D4329

ASTM D4674

ASTM D5208

DIN 53 384

西班牙标准 UNE 53.104

  ISO 4892-2

  ASTM D2565

  ASTM D4459

  ASTM D4101

  ASTM D5071

  ASTM D1248

上海11选5走势图  DIN 53 387

 

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