老化试验如何确定试验条件试验时间

⽼化试验如何确定试验条件试验时间
⼀、⼈⼯加速⽼化试验条件的选择
这个问题实际上可以理解为应该模拟哪些⽼化因素,⾼分⼦材料在使⽤过程中,⽓候环境⾥许多因素都有可能对⾼分⼦材料的⽼化产⽣作⽤。如果事先知道产⽣⽼化的主要因素,就可以有针对性的选择试验⽅法。
我们可以从该材料的运输、储存、使⽤环境以及其⽼化机理等⽅⾯考虑,确定试验⽅法。例如硬聚氯⼄烯型材,使⽤聚氯⼄烯为原料,添加稳定剂、颜料等助剂加⼯⽽成,主要⽤于室外。从聚氯⼄烯的⽼化机理考虑,聚氯⼄烯受热易分解;从使⽤环境考虑;空⽓中的氧、紫外光、热、⽔分都是引起型材⽼化的原因。
因此,国标GB/T8814-2004《门、窗⽤未增塑聚氯⼄烯(PVC-U)型材》中,既规定了光氧⽼化试验⽅法,采⽤
GB/T16422.2《塑料实验室光源曝露试验⽅法第⼆部分:氙弧灯》⽼化4000h或6000h,模拟了室外紫外光及可见光、温度、湿度、降⾬等因素,同时⼜规定了热氧⽼化项⽬:加热后状态,150℃放置30min,⽬测观察是否出现⽓泡、裂纹、⿇点或分离现象,以考察型材的耐热性能。⼜如我国在国际市场上有竞
争⼒的⼀个产品:外贸出⼝鞋。在使⽤过程中,阳光中的紫外线是引起鞋⼦变⾊、褪⾊的主要原因,因此,有必要⽤紫外灯箱对其进⾏耐黄变测试。
甲醇控制器常⽤的鞋类耐黄变试验箱采⽤30W UV灯,样品离光源20cm,照射3h后观察颜⾊变化。同时,在运输过程中,集装箱内闷热、潮湿的恶劣环境会引起鞋⾯、鞋底、胶⽔的变⾊、斑点,甚⾄是变质。因此,在装船运输之前,有必要考虑进⾏耐湿热⽼化试验,模拟集装箱内⾼热、⾼湿环境,在70℃、95%相对湿度的条件下,进⾏48h试验后观察外观、颜⾊变化。
⼆、⼈⼯加速⽼化试验光源的选择
实验室光源曝露试验:可以在⼀个试验箱中同时模拟⼤⽓可见环境中的光、氧、热和降⾬等因素,是⽬前较为常⽤的⼀种⼈⼯加速⽼化试验⽅法,在这些模拟因素中,光源⽐较重要。经验表明,阳光中引起⾼分⼦材料破环的波长主要集中在紫外线及部分可见光。
⽬前使⽤的⼈⼯光源都⼒图使在此波长区间内的能谱分布曲线与太阳光谱接近,模拟性和加速倍率是选择⼈⼯光源的主要依据。经历了约⼀个世纪的发展,实验室光源已有封闭式碳弧灯、阳光型碳弧灯、荧光紫外灯、氙弧灯、⾼压汞灯等各种光源供选择。国际标准化组织(ISO)中与⾼分⼦材料相关的各技术委员会主要推荐使⽤阳光型碳弧灯、荧光紫外灯、氙弧灯三种光源。
01、氙弧灯
⽬前认为,已知的⼈⼯光源中氙弧灯的光谱能量分布与阳光中紫外、可见光部分*相似。通过选择合适的滤光⽚,可以滤去⼤部分到达地⾯阳光中存在的短波辐射。氙灯在1000nm~1200nm红外区存在很强的辐射,会产⽣⼤量的热。
人造板热压机
因此,须选择合适的冷却装置带⾛这部分能量。⽬前,市⾯上氙灯⽼化试验装置有两种冷却⽅式:⽔冷式和风冷式。⼀般来说,⽔冷式氙灯装置冷却效果要优于风冷式,同时结构也较为复杂,价格也⽐较昂贵。由于氙灯紫外线部分能量较另两种光源增加较少,在加速倍率⽅⾯是*低的。
02、荧光紫外灯
从理论上说,300nm~400nm的短波能量是引起⽼化的主要因素。如果增加这部分能量,就能达到快速试验的效果。荧光紫外灯的光谱分布主要集中在紫外光部分,因此,可以达到较⾼的加速倍率。
然⽽,荧光紫外灯不仅使⾃然⽇光中的紫外线能量增加,同时还有在地球表⾯测量时⾃然⽇光中没有的辐射能量,⽽这部分能量会引起⾮⾃然的破坏。另外荧光光源除了很窄的⽔银光谱线外,没有⾼于375nm的能量,这样对较长波长的UV能量敏感的材料就可能不会出现曝晒在⾃然⽇光下那样变化。由于这些固有缺陷会导致得出不可靠的结果。
因此,荧光紫外灯的模拟性较差。但是,由于它的加速倍率⾼,通过选择合适型号的灯管可实现对特定材料的快速筛选。
03、阳光型碳弧灯
阳光型碳弧灯⽬前在我国应⽤得较少,但它在⽇本是⼴泛使⽤的光源,⼤部分JIS标准都采⽤阳光型碳弧灯。我国许多与⽇本合资的汽车企业仍推荐使⽤这种光源。阳光型碳弧灯光谱能量分布也较接近于太阳光,但在370nm~390nm紫外线集中加强,模拟性不及氙灯,加速倍率介于氙灯及紫外灯之间。
三、⼈⼯加速⽼化试验时间的确定⽅法
1、参照相关产品标准规定
保护层垫块相关产品标准⾥已经对⽼化试验的时间作出了规定,我们只需查到相关标准,按⾥⾯规定的时间执⾏就⾏了。许多国家标准、⾏业标准中都对此作出了规定。
2、根据已知的相关性推算
研究表明:通过颜⾊和变黄指数变化来评价ABS的颜⾊稳定性,⼈⼯加速⽼化与⾃然⼤⽓暴露有较好的相关性,加速倍率约为7。如果想了解某⼀ABS材料户外使⽤⼀年后的颜⾊变化,采⽤相同的试验条件,可以参考该加速倍率,确定加速⽼化时间365x24/7=1251h。
长期以来,国内外就相关性间题展开了⼤量的研究,得出了许许多多的换算关系式。然⽽,由于⾼分
⼦材料的多样性,加速⽼化试验设备及⽅法的不同,不同时间、地区⽓候的差异性导致了换算关系的复杂化。因此,在选择换算关系时,⼀定要注意得出该相关性的具体材料、⽼化设备、试验条件、性能评价指标等因素。
3、控制⼈⼯加速⽼化辐射总量与⾃然暴露辐射总量相当
对于某些既⽆相应标准规定,⼜⽆处参考相关性的产品,可以考虑其实际使⽤环境的辐射强度,控制⼈⼯加速⽼化辐射总量与⾃然暴露辐射总量相当。
举例:如何控制⼈⼯加速⽼化总辐射量
冶炼炉
某⼀塑料制品使⽤于北京地区,期望控制⼈⼯加速⽼化总辐射量与户外暴露⼀年相当。
消息队列实现
第⼀步:由于该产品为塑料制品,且使⽤于户外,选择采⽤GB/T16422.2-1996《塑料实验室光源曝露试验⽅法第⼆部分:氙弧灯》中A法。
试验条件为:辐照强度0.50W/m2(340nm),⿊板温度65℃,箱体温度40℃,相对湿度50%,喷⽔时间/不喷⽔时间18min/102min,连续光照;
第⼆步:北京地区⼀年辐射总量约为5609MJ/m2,依据对⽐⼈⼯光源与⾃然阳光辐射光谱分布的国际
准则CIENo85-1989(GB/T16422.1-1996《塑料实验室光源曝露试验⽅法第⼀部分:氙弧灯》中引⽤);其中紫外区与可见区部分(300nm~800nm)占62.2%,即3489MJ/m2。
第三步:依据GB/T16422.2-1996
340nm辐照强度为0.50W/m2时,红外区与可见区部分(300nm~800nm)辐照强度为550W/m2;可计算出辐照时间为3489X106/550=6.344X106s,即1762h。依此计算⽅法,加速倍率约为5。由于⾃然⽼化并不是简单的辐照强度的迭加,只有在确定阳光是引起材料。
四、⼈⼯加速⽼化试验性能评价指标的选择
社区搜索选择性能评价指标主要从材料的⽤途及材料本⾝特性两⽅⾯来考虑。
1、根据材料⽤途确定评价指标对于同样的材料,由于其⽤途不同,可能选择的评价指标也不同。例如,同样是涂料,如果是⽤于装饰,就必须重点考虑其外观的变化。在GB/T1766-1995《⾊漆和清漆涂层⽼化的评级》中,详细规定了光泽度、颜⾊变化、粉化、泛⾦等各种外观变化的评级⽅法。
⽽对于某些功能性涂料,如防腐涂料,⼀定程度的颜⾊、外观变化是可以接受的,这时,选择评价指标时,主要考虑其耐开裂性、粉化程度等⽅⾯。同样是聚氯⼄烯(PVC),如果⽤于制作鞋⾯,就必须考虑其耐黄变性,⽽如果是⽤于⾬
耐开裂性、粉化程度等⽅⾯。同样是聚氯⼄烯(PVC),如果⽤于制作鞋⾯,就必须考虑其耐黄变性,⽽如果是⽤于⾬落⽔管,对于外观变化要求就不⾼,⽽材料的物理机械性能变化,如拉伸强度变化是主要考核指标。
2、根据材料本⾝特性确定评价指标就同⼀材料来说,在⽼化过程中不同性能的下降是不等速的。换句话说,某些性能对环境敏感,下降得快,是引起材料破坏的主要因素。在选择评价指标时,应该选择这些敏感性能。研究表明:对于⼤部分⼯程塑料来说,冲击强度是⾃然⽼化试验检测中变化较⼤、下降较明显的。
因此,在进⾏⼯程塑料的⽼化测试时,应优先考虑选择冲击强度下降作为评价指标。冲击强度对聚丙烯的⽼化同样相当敏感,是考核⽼化性能的主要指标。对于聚⼄烯材料来说,断裂伸长率的下降较为明显,是优先考虑的评价指标。对于聚氯⼄烯,拉伸强度和冲击强度都下降得⽐较快,应根据实际情况,选择其中⼀种来评价。
在国标GB/T8814-2004《门、窗⽤未增塑聚氯⼄烯(PVC-U)型材》中,选择⽼化后冲击强度保留率≥60%作为合格判定指标;在轻⼯⾏业标准QB/T2480-2000建筑⽤硬聚氯⼄烯(PVC-U)⾬落⽔管材及管件中,选择⽼化后拉伸强度保留率≥80%作为合格判定指标。

本文发布于:2024-09-25 08:30:37,感谢您对本站的认可!

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