塑料具有许多优异的性能 , 在各个领域得到了广泛的应用。但塑料老化问题一直影响着塑料的应用范围和效果。为了研究塑料老化的原因和规律 ,国内外研究人员开展了自然气候暴露试验和加速自然气候暴露试验的研究。
以往进行加速自然气候暴露试验所使用的氙灯耐候和光稳定性试验机大多数为旋转鼓式, 即被设计成容器内中心安放一支氙灯管 ,周围是旋转试样架,围绕光源旋转。这种“旋转鼓”在20 世纪初应用于碳弧灯加速老化试验机中。旋转鼓式氙灯老化试验机有各种型号 ,其中一些转鼓为垂直式,另有一些是带有角度的。该类试验机采用不同的手段控制各种测试参数。
近年来, 静态、平板试样安置方式的(以下简称为静态样架)氙灯老化试验机已在塑料、涂料、纺织等行业得到广泛应用 。如同旋转鼓式氙灯老化试验机一样 ,这种静态样架老化试验机采用不同的手段严格控制测试环境, 并可控制老化试验的辐照度、黑板温度 、箱内温度及相对湿度等实验参数。试验机采用一支或多支氙灯作为曝晒光源 ,试样平行安放在光源下方 ,这种方式增加了被测试样的数量 。同时电源和辐照控制系统为设计的, 保证曝晒的性。试验机箱内的反射墙即光源反射系统被设计成能限度的均匀反射辐射光和模拟自然光 ,其温度和相对湿度的控制装置也是设计, 以保证试验的稳定性和一致性 。
一、实验部分
1、试样规格
使用 7 类塑料试样,其颜色及尺寸 。
无论是透明还是不透明塑料, 其老化表现均为黄变 ,其中透明塑料对光稳定及光照变化敏感 。
2、实验设备
旋转鼓式氙灯老化试验机:Ci 5000A 型 , 美国Atlas Testing 公司;静态样架氙灯老化试验机 :Q-sun Xe-3-HS 型,美国Q-Panel 公司。
3、测试标准
以汽车用材料为例 , 外饰材料的老化性能按SAE J 2527《用可控辐射氙灯测试汽车外用材料加速老化标准》测试;内饰材料的老化性能按 SAE J 2412《用可控辐射氙灯测试汽车内饰材料加速老化标准》测试;颜色色差计算按 ASTM D 2244《仪器测量颜色色差计算标准》测试。
4、实验方法
①、试样安放
旋转鼓式氙灯老化试验机是在上 、中 、下三层垂直安放试样, 每层可安放 3 个 ,共可放置 9 个试样。如果试样超过9 个 ,则在环绕中心的相对位置安放。而静态样架氙灯老化试验机是将试样置于 4 个试样盘中, 每个盘多可放置14 块 50 mm ×100 mm 的试样 。然后将试样盘再放置到试验机中 。对于 PS和PC 等汽车用塑料, 试样架上无需背衬材料 。推荐每间隔一段测试周期调整试样盘的位置。
②、测试条件
氙灯老化试验机内设有日光滤光片 ,控制辐射到试样表面上波长为 340 nm 的光的辐照度为 0 .55W/m2,黑板温度为 63 ℃时 ,日光照射 102 min ;随机温度时日光照射和喷淋 18 min ;每周更换试样位置 。静态样架氙灯老化试验机的相对湿度控制约为15 %,旋转鼓式氙灯老化试验机的相对湿度控制为50 %。曝晒循环周期为 2000 h 。
③、老化测量
老化测量采用积分球分光光度计的反射模式 ,采用 D65 照明、10°观察角 、大范围测量 、包含反射和紫外光源测量。塑料的老化情况用黄色指数(Δb)表征 。透明材料测量时需衬有白色的校准板 。同时 ,每隔一定时间需测量裂纹的数量, 当塑料表面的裂纹达到 10 条时 ,应取出该试样并记录老化时间。其余试样按上述方式进行 ,直到所有被测试样出现10 条裂纹。