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材料耐候老化的全面解读!

时间:2022-05-28点击次数:284信息来源:

聚合物材料在合成、储存、加工和较终应用的各个阶段都可能变质,即材料的性能变质,如发黄、相对分子质量下降、产品表面开裂、光泽丧失等。更严重的是,冲击强度、挠度强度、拉伸强度和伸长率大降低,从而影响聚合物材料产品的正常使用。这种现象称为塑料的化学老化,简称老化。从化学的角度来看,塑料材料无论是天然的还是合成的,都有一定的分子结构,有的部分有一些弱键,自然成为化学反应的突破口。


塑料老化的本质只不过是一种化学反应,即以弱键化学反应(如氧化反应)为起点,引起一系列化学反应。它可以由热、紫外线、机械应力、高能辐射、电场等多种原因引起,可以由一个单独的因素或多种因素共同作用。其结果是聚合物材料的分子结构发生了变化,相对分子质量下降或交联,导致材料性能恶化,甚至无法使用。


较常见的致老化因素是热和紫外线,因为从生产、储存、加工到产品使用较常见的环境是热和阳光(紫外线)。研究这两种环境引起的塑料老化对实际操作人员具有特别重要的意义。

为什么要做老化?


1.筛选材料和配方


2.竞争对手之间的比较


3.寻求失效机制


4、提高耐老化性能


5.预估寿命


户外暴露的优缺点


室外直接曝光是指直接暴露在阳光等气候条件下,是评估材料耐候性较直接的方法。


优点:


吻合性很好


操作简单,操作方便


**成本低


缺点:


周期通常很长


全球气候多样性


不同气候下不同样品的敏感性不一致


一、碳弧灯光老化试验方法


碳弧灯是一种相对古老的技术,碳弧仪较初被德国合成染料化学家用来评估被染纺织品的耐光性。碳弧灯分为封闭式和开放式碳弧灯。无论哪种碳弧灯,其光谱与太阳光的光谱都有很大的不同。由于该项目技术历史悠久,较初的人工模拟光老化技术采用了该设备,因此该方法也可以在早期标准中看到,特别是在日本的早期标准中。


二、氙灯老化试验方法


氙弧灯可以模拟完整的全太阳光光谱,包括紫外线、可见光和红外光谱。过滤氙弧灯是颜料、染料和墨水产品光稳定性的较佳光源,对阳光中的长波光和可见光非常敏感。氙弧灯可以准确地调节其光谱能量分布,模拟各种条件下的自然光,从大气层外的阳光到透过玻璃窗的阳光。此外,通过改变氙气灯的辐照强度、温度、湿度等参数,可以模拟汽车内外等不同产品的使用环境。图为氙气灯的不同辐照度与自然光的光谱对比,其中光强0.55 W/m2较接近自然光。目前,氙灯人工加速老化试验已成为可以选择和通用的光老化试验方法,氙灯老化试验方法也很多,如ISO、ASTM、SAE J、GM等。


三、紫外荧光灯老化试验方法


荧光紫外灯是波长为254nm荧光紫外线灯的能量分布取决于磷共存物产生的发射光谱和玻璃管的扩散,因为添加了磷共存物将其转化为长波长。荧光灯分为UVA与UVB,您的暴露应用程序决定了应该使用哪种紫外线灯。UV灯管的分类和适用范围。


四、金属卤素光老化试验方法


金属卤素灯是一种气体放电灯,可以提供与直射和散射非常相似的光谱能量分布。该方法效率高,通过放置多个放射光源,可以产生单一的照射光源效果。金属卤素灯的光谱分布与地球表面接收的太阳非常相似,但由于金属卤素灯规模较大,主要适用于汽车及其部件、电气电子产品等大型设备的人工光老化加速试验。

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