靜態(tài)樣品架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)解析

　　近年來，靜態(tài)、平板試樣安置方式的(以下簡(jiǎn)稱為靜態(tài)樣架)氙燈老化試驗(yàn)機(jī)已在塑料、涂料、紡織等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。如同旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)一樣，這種靜態(tài)樣架老化試驗(yàn)機(jī)采用不同的手段嚴(yán)格控制測(cè)試環(huán)境，并可控制老化試驗(yàn)的輻照度、黑板溫度、箱內(nèi)溫度及相對(duì)濕度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)機(jī)采用一支或多支氙燈作為曝曬光源，試樣平行安放在光源下方，這種方式增加了被測(cè)試樣的數(shù)量。同時(shí)電源和輻照控制系統(tǒng)為設(shè)計(jì)的，保證曝曬的精確性。試驗(yàn)機(jī)箱內(nèi)的反射墻即光源反射系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能大限度的均勻反射輻射光和模擬自然光，其溫度和相對(duì)濕度的控制裝置也是設(shè)計(jì)，以保證試驗(yàn)的穩(wěn)定性和一致性。

　　一、實(shí)驗(yàn)部分：

　　1.試樣規(guī)格

　　使用7類塑料試樣，其顏色及尺寸見表1。無論是透明還是不透明塑料，其老化表現(xiàn)均為黃變，其中透明塑料對(duì)光穩(wěn)定及光照變化敏感。

　　測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

　　以汽車用材料為例：

　　外飾材料的老化性能按SAE J 2527用可控輻射氙燈測(cè)試汽車外用材料加速老化標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；

　　內(nèi)飾材料的老化性能按SAE J 2412用可控輻射氙燈測(cè)試汽車內(nèi)飾材料加速老化標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；

　　顏色色差計(jì)算按ASTM D 2244儀器測(cè)量顏色色差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

　　二、實(shí)驗(yàn)方法：

　　(1)試樣安放

　　旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)是在上、中、下三層垂直安放試樣，每層可安放3個(gè)，共可放置9個(gè)試樣。如果試樣超過9個(gè)，則在環(huán)繞中心的相對(duì)位置安放。而靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)是將試樣置于4個(gè)試樣盤中，每個(gè)盤可放置14塊50mm 100mm的試樣。然后將試樣盤再放置到試驗(yàn)機(jī)中。對(duì)于PS和PC等汽車用塑料，試樣架上無需背襯材料。推薦每間隔一段測(cè)試周期調(diào)整試樣盤的位置。

　　(2)測(cè)試條件

　　氙燈老化試驗(yàn)機(jī)內(nèi)設(shè)有日光濾光片，控制輻射到試樣表面上波長(zhǎng)為340nm的光的輻照度為0.55W/m2，黑板溫度為63時(shí)，日光照射102min，隨機(jī)溫度時(shí)日光照射和噴淋18min，每周更換一次試樣位置。靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)濕度控制約為15%，旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)濕度控制為50%。曝曬循環(huán)周期為2000h。

　　(3)老化測(cè)量

　　老化測(cè)量采用積分球分光光度計(jì)的反射模式，采用D65照明、10觀察角、大范圍測(cè)量、包含反射和紫外光源測(cè)量。塑料的老化情況用黃色指數(shù)(b)表征。透明材料測(cè)量時(shí)需襯有白色的校準(zhǔn)板。

　　同時(shí)，每隔一定時(shí)間需測(cè)量裂紋的數(shù)量，當(dāng)塑料表面的裂紋達(dá)到10條時(shí)，應(yīng)取出該試樣并記錄老化時(shí)間。其余試樣按上述方式進(jìn)行，直到所有被測(cè)試樣出現(xiàn)10條裂紋。

　　三、結(jié)果與討論：

　　1.靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用

　　圖1為兩種氙燈老化試驗(yàn)機(jī)對(duì)PS、PC的老化結(jié)果。

　　由圖1可見，靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的老化效果基本上等同于旋轉(zhuǎn)鼓式老化試驗(yàn)機(jī)，而其老化速度略快于旋轉(zhuǎn)鼓式老化試驗(yàn)機(jī)，其原因可能是不同老化機(jī)箱內(nèi)的溫度不同所致。另外發(fā)現(xiàn)，使用不同的濾光片對(duì)老化效果的影響不大，尤其表現(xiàn)在PC的老化結(jié)果上。靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的日光濾光片和旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的CIRA/SL濾光片的性能很接近，即通過正確選擇和使用相應(yīng)的濾光系統(tǒng)及曝曬條件，兩者的老化結(jié)果接近一致。

　　2.靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試結(jié)果

　　表2列出采用靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)和旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)對(duì)PS和PC的測(cè)試結(jié)果誤差，其計(jì)算式為：

　　表2兩種老化試驗(yàn)機(jī)測(cè)試結(jié)果誤差比較

　　表2可看出，靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試誤差范圍僅為±3% ~ ±8%，而旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)的誤差范圍為±3% ~ ±13%。