塑料料具有許多(duō)優(yōu)異的性能, 在各個(gè)領域得到(dào)了廣泛(fàn)的應用(yòng)。但塑(sù)料(liào)老化(huà)問題(tí)一(yī)直影響著塑料的應(yīng)用(yòng)範(fàn)圍和(hé)效果(guǒ)。為了(liǎo)研(yán)究塑料(liào)老化(huà)的原因和(hé)規(guī)律,國(guó)內(nèi)外(wài)研究人員(yuán)開(kāi)展(zhǎn)了自然氣(qì)候(hòu)暴露試驗和加速(sù)自然氣(qì)候暴露試(shì)驗(yàn)的研究[ 1]。

以(yǐ)往(wǎng)進(jìn)行(háng)加速(sù)自(zì)然(rán)氣候暴(bào)露(lòu)試驗所使(shǐ)用的氙(xiān)燈耐候(hòu)和(hé)光穩(wěn)定性(xìng)試驗(yàn)機(jī)大(dà)多(duō)數為旋轉(zhuǎn)鼓式, 即被(bèi)設(shè)計成(chéng)容(róng)器(qì)內中(zhōng)心安(ān)放(fàng)一(yī)支氙(xiān)燈管, 周(zhōu)圍是(shì)旋轉試樣架, 圍繞(rào)光源旋轉(zhuǎn)。這種(zhǒng)旋轉鼓在(zài)20 世(shì)紀(jì)初應(yīng)用(yòng)於碳弧燈(dēng)加(jiā)速(sù)老(lǎo)化(huà)試(shì)驗機中(zhōng)。旋(xuán)轉鼓式(shì)氙(xiān)燈老(lǎo)化(huà)試驗機(jī)有各(gè)種(zhǒng)型號(hào), 其中(zhōng)一些轉鼓為(wéi)垂(chuí)直(zhí)式, 另有(yǒu)一些(xiē)是(shì)帶有(yǒu)角(jiǎo)度的。該類試(shì)驗(yàn)機采(cǎi)用不(bù)同的手段控製(zhì)各種測試參數。

近年來, 靜態(tài)，平板(bǎn)試(shì)樣(yàng)安置方式的(dí)(以(yǐ)下簡稱為靜(jìng)態樣(yàng)架)氙(xiān)燈老化試驗機已在(zài)塑(sù)料(liào)，塗(tú)料，紡織等(děng)行業得到廣泛(fàn)應用。如(rú)同旋(xuán)轉鼓(gǔ)式(shì)氙燈(dēng)老化(huà)試(shì)驗(yàn)機一(yī)樣, 這(zhè)種靜(jìng)態樣(yàng)架老化(huà)試(shì)驗機采用不同(tóng)的手(shǒu)段嚴格控製(zhì)測(cè)試環境(jìng), 並可控(kòng)製(zhì)老化試(shì)驗(yàn)的(dí)輻照度，黑板(bǎn)溫(wēn)度(dù)，箱內溫度及相對(duì)濕度(dù)等實(shí)驗參數。試驗機采用一支或(huò)多支氙燈作為(wéi)曝(pù)曬光源, 試(shì)樣平行安(ān)放在(zài)光源(yuán)下方(fāng), 這種方式增加(jiā)了被(bèi)測(cè)試樣的數量。同(tóng)時電源和(hé)輻照控製係統(tǒng)為專利設計(jì)的, 保證(zhèng)曝(pù)曬(shài)的精確性。試驗機箱(xiāng)內(nèi)的反(fǎn)射牆(qiáng)即光源(yuán)反(fǎn)射(shè)係統(tǒng)被設(shè)計成(chéng)能(néng)最(zuì)大(dà)限度的均(jūn)匀反射輻射(shè)光和(hé)模(mó)擬(nǐ)自(zì)然光,其溫度(dù)和相(xiāng)對濕(shī)度的(dí)控(kòng)製(zhì)裝(zhuāng)置(zhì)也是專利(lì)設計, 以保(bǎo)證試驗的穩定(dìng)性和一致性(xìng)。

1 實驗部(bù)分(fēn)

1. 1 試(shì)樣(yàng)規格

使用7 類(lèi)塑料(liào)試樣, 其顏色(sè)及(jí)尺寸見表(biǎo)1。無論是透(tòu)明(míng)還(huán)是不(bù)透明(míng)塑(sù)料, 其(qí)老化表現(xiàn)均(jūn)為黃(huáng)變(biàn), 其中(zhōng)透明塑料(liào)對光(guāng)穩定及(jí)光照變(biàn)化敏感(gǎn)。

1. 2 實(shí)驗設備

旋轉鼓式(shì)氙燈老(lǎo)化試驗(yàn)機(jī): Ci 5000A 型, 美(měi)國(guó)Atlas Testing 公(gōng)司;

靜態(tài)樣(yàng)架氙燈(dēng)老化試(shì)驗機(jī): Qsun Xe3HS 型,美國(guó)Q-lab公司(sī)。

1. 3 測(cè)試標準(zhǔn)

以汽車(chē)用(yòng)材料(liào)為例(lì), 外飾材料(liào)的老(lǎo)化(huà)性能(néng)按(àn)SAE J 2527用可(kě)控輻(fú)射氙燈(dēng)測(cè)試(shì)汽車外用材料加速老化標準(zhǔn)測試(shì);

內飾材(cái)料的(dí)老化(huà)性(xìng)能按(àn)SAE J 2412用(yòng)可控輻射(shè)氙燈測試(shì)汽車內飾材(cái)料(liào)加(jiā)速老化標準測(cè)試(shì);

顏色(sè)色(sè)差計算按 ASTM D 2244儀(yí)器測(cè)量(liáng)顏(yán)色(sè)色差計算(suàn)標準測試。

1. 4 實驗方(fāng)法

(1)試樣安(ān)放

旋轉鼓式氙燈老(lǎo)化(huà)試驗機(jī)是在上(shàng)，中(zhōng)，下(xià)三層垂(chuí)直(zhí)安(ān)放(fàng)試(shì)樣, 每(měi)層可安放3 個, 共可(kě)放置9 個試樣。如(rú)果試樣(yàng)超過9 個, 則(zé)在環繞(rào)中心的(dí)相(xiāng)對位置(zhì)安放。而(ér)靜態(tài)樣架氙燈老化試驗(yàn)機(jī)是(shì)將(jiāng)試樣置(zhì)於4 個(gè)試樣(yàng)盤中(zhōng), 每個盤(pán)最多(duō)可(kě)放置14 塊(kuài)50 mm 100 mm 的試(shì)樣(yàng)。然(rán)後(hòu)將試樣(yàng)盤再放置到試驗(yàn)機(jī)中(zhōng)。對於PS和PC 等(děng)汽(qì)車(chē)用(yòng)塑(sù)料, 試樣架上無需(xū)背襯(chèn)材料。推薦每間(jiān)隔一(yī)段測(cè)試(shì)周(zhōu)期調(tiáo)整(zhěng)試樣盤的位置。

(2)測試(shì)條(tiáo)件

氙燈老化(huà)試驗(yàn)機內設有日(rì)光濾(lǜ)光(guāng)片(piàn), 控製輻射(shè)到試樣表麵上波(bō)長(cháng)為(wéi)340 nm 的(dí)光的輻(fú)照度為 0. 55W/m2, 黑(hēi)板(bǎn)溫度為(wéi)63 時, 日光(guāng)照(zhào)射102 min; 隨機溫度時(shí)日(rì)光照(zhào)射和(hé)噴(pēn)淋(lín) 18 min; 每周更(gēng)換(huàn)一次(cì)試樣(yàng)位置。靜態(tài)樣(yàng)架(jià)氙燈(dēng)老(lǎo)化試驗(yàn)機的相(xiāng)對(duì)濕(shī)度(dù)控製約為(wéi)15% , 旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈(dēng)老化試驗(yàn)機的相對濕度控(kòng)製(zhì)為50% 。曝曬循(xún)環(huán)周(zhōu)期為(wéi)2000 h。

(3)老化測量

老化測量(liáng)采(cǎi)用積(jī)分球分(fēn)光光度計(jì)的(dí)反(fǎn)射(shè)模(mó)式,采用(yòng)D65照明，10觀(guān)察角(jiǎo)，大範(fàn)圍測(cè)量，包(bāo)含反射和(hé)紫外(wài)光源(yuán)測量。塑料的(dí)老化情(qíng)況(kuàng)用(yòng)黃色指(zhǐ)數( b)表(biǎo)征(zhēng)。透明材料測量時需襯有(yǒu)白色(sè)的校準(zhǔn)板(bǎn)。

同時(shí), 每隔(gé)一定(dìng)時間(jiān)需(xū)測量裂紋(wén)的(dí)數量, 當塑料(liào)表(biǎo)麵(miàn)的(dí)裂(liè)紋達到10 條時, 應(yīng)取出(chū)該(gāi)試樣並記錄(lù)老化時間(jiān)。其餘試(shì)樣按(àn)上述(shù)方式進行(háng), 直到所(suǒ)有被(bèi)測(cè)試樣出現10 條裂紋。

2 結(jié)果與(yǔ)討(tǎo)論

2.1靜態樣(yàng)架(jià)氙燈老化(huà)試(shì)驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用

圖1 為兩種(zhǒng)氙(xiān)燈老化試(shì)驗機對(duì)PS，PC 的老(lǎo)化(huà)結(jié)果(guǒ)。

由(yóu)圖 1 可見, 靜態樣(yàng)架氙燈老(lǎo)化(huà)試(shì)驗(yàn)機的老化效果(guǒ)基(jī)本(běn)上等(děng)同於(yú)旋轉(zhuǎn)鼓式老(lǎo)化(huà)試(shì)驗機(jī), 而其(qí)老化(huà)速度略(lüè)快於(yú)旋轉鼓式老化試驗(yàn)機(jī), 其原(yuán)因可(kě)能是不(bù)同(tóng)老(lǎo)化機箱內的(dí)溫(wēn)度不同所致。另(lìng)外發(fā)現, 使(shǐ)用不同(tóng)的濾光片對老化效(xiào)果的影響不大, 尤其表(biǎo)現在PC 的老化結(jié)果上(shàng)。靜態(tài)樣架氙燈(dēng)老(lǎo)化試(shì)驗(yàn)機(jī)的日(rì)光濾(lǜ)光片(piàn)和(hé)旋轉鼓式(shì)氙(xiān)燈老(lǎo)化試驗(yàn)機的(dí) CIRA/SL濾光片(piàn)的(dí)性(xìng)能很接近, 即通過(guò)正確選擇和使(shǐ)用相應的(dí)濾光係統(tǒng)及曝曬條件(jiàn), 兩(liǎng)者(zhě)的老(lǎo)化(huà)結果接近(jìn)一致(zhì)。

2. 2 靜(jìng)態樣架氙燈老化(huà)試驗機(jī)的(dí)測試(shì)結(jié)果

表2 列(liè)出采(cǎi)用靜(jìng)態樣(yàng)架氙燈老化(huà)試(shì)驗機(jī)和(hé)旋轉(zhuǎn)鼓(gǔ)式氙燈老化試驗(yàn)機(jī)對PS 和PC 的(dí)測(cè)試結(jié)果(guǒ)誤差(chà),其計(jì)算(suàn)式為:

表(biǎo)2兩(liǎng)種老化(huà)試(shì)驗(yàn)機(jī)測(cè)試結(jié)果誤差(chà)比(bǐ)較

表2 可看(kàn)出, 靜態(tài)樣(yàng)架(jià)氙燈老化試驗(yàn)機的(dí)測試(shì)誤差範(fàn)圍(wéi)僅為(wéi)± 3% ~± 8% , 而旋(xuán)轉鼓(gǔ)式(shì)氙(xiān)燈老化(huà)試驗機(jī)的誤(wù)差(chà)範圍為± 3% ~± 13% 。

2. 3 靜態樣(yàng)架氙(xiān)燈老化試驗(yàn)機的(dí)結構特(tè)點和使用

性能靜態樣(yàng)架氙燈(dēng)老(lǎo)化(huà)試驗機(jī)相對(duì)於旋轉鼓式(shì)氙(xiān)燈老化(huà)試驗機能提(tí)供更好(hǎo)的水噴淋(lín)循(xún)環裝置, 能更好地(dì)模(mó)擬雨水(shuǐ)，露對材(cái)料性(xìng)能的影響, 所以其老(lǎo)化(huà)測試的(dí)結果(guǒ)更接(jiē)近於自然老化。

靜態(tài)樣(yàng)架氙(xiān)燈(dēng)老化(huà)試(shì)驗(yàn)機(jī)使用簡(jiǎn)便, 用戶無需經過(guò)復雜(zá)的培(péi)訓(xùn)即(jí)可(kě)操作。同時, 它的維修費用低廉(lián)，性能價格(gé)比合理。

目前, 大(dà)多(duō)數標準化(huà)組織, 包括(kuò)ISO 和ASTM 都傾向於(yú)發(fā)展(zhǎn)以性能為基礎的(dí)測(cè)試(shì)手(shǒu)段和(hé)方式。這些方(fāng)式(shì)規定了測(cè)試(shì)條(tiáo)件( 如(rú)輻照(zhào)，光(guāng)譜，溫度，濕度等)及(jí)可接受(shòu)的(dí)性能範(fàn)圍, 而不(bù)要(yào)求使用任何特殊的(dí)裝(zhuāng)置和(hé)硬件(jiàn)配(pèi)置。美國，日本(běn)等(děng)國先後(hòu)製定(dìng)了有(yǒu)關標準(zhǔn)[ 2~ 4]; 2003 年(nián)7 月(yuè) ISO 製定了 ISO 4892- 2實(shí)驗(yàn)

光源(yuán)下(xià)的塑料(liào)老化測(cè)試(shì)——第12 部分: 氙燈(dēng)老化,靜(jìng)態(tài)樣架(jià)老(lǎo)化(huà)試(shì)驗(yàn)機正是(shì)符(fú)合性(xìng)能(néng)為(wéi)基礎(chǔ)的標準(zhǔn)的老(lǎo)化(huà)測試設(shè)備(bèi), 符合(hé)標準發展的方向。

3 結論(lùn)

靜態樣架氙(xiān)燈(dēng)老化(huà)試驗機的老化效果(guǒ)基本(běn)上等同(tóng)於旋轉鼓式氙燈(dēng)老化(huà)試驗(yàn)機(jī), 但(dàn)其(qí)老化速度(dù)略快(kuài)於旋轉鼓(gǔ)式(shì)氙(xiān)燈(dēng)老化試驗機, 且其(qí)測(cè)試(shì)的誤差(chà)範(fàn)圍(wéi)僅為± 3% ~ ± 8%, 而(ér)旋(xuán)轉鼓(gǔ)式(shì)氙燈老(lǎo)化試(shì)驗機(jī)的(dí)誤差(chà)範圍則(zé)為± 3%~ ±13%。同時, 靜態(tài)樣架(jià)氙燈老(lǎo)化試驗機相對於旋(xuán)轉(zhuǎn)鼓(gǔ)式(shì)氙燈老化試驗(yàn)機能提供(gōng)更好(hǎo)的水噴(pēn)淋循環裝(zhuāng)置, 其老(lǎo)化測試結(jié)果(guǒ)更(gēng)接近(jìn)自(zì)然老化, 並(bìng)具有(yǒu)使用(yòng)簡便，維(wéi)修費(fèi)用低廉(lián)，性(xìng)能價格(gé)比(bǐ)合(hé)理等優(yōu)點。