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氙燈老化試驗箱幾種常見問題你知道怎么解決嗎

閱讀:2995        發(fā)布時間:2022/7/4
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  氙燈老化試驗機(jī)采用能摸擬全陽光光譜的氙弧燈來再現(xiàn)不同環(huán)境下存在的破壞性光波,可以為科研、產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制提供相應(yīng)的環(huán)境模擬和加速試驗。DESN型氙燈試驗箱可用于新材料的選擇、改進(jìn)現(xiàn)有材料或評估材料組成變化后耐用性的變化試驗,可以很好的模擬在不同環(huán)境條件下,材料暴露在陽光下所產(chǎn)生的變化。
  一、人工加速老化試驗條件的選擇
  高分子材料在使用過程中,氣候環(huán)境里許多因素都有可能對高分子材料的老化產(chǎn)生作用。如果事先知道產(chǎn)生老化的主要因素,就可以有針對性的選擇試驗方法。
  我們可以從該材料的運輸、儲存、使用環(huán)境以及其老化機(jī)理等方面考慮,確定試驗方法。例如硬聚氯乙烯型材,使用聚氯乙烯為原料,添加穩(wěn)定劑、顏料等助劑加工而成,主要用于室外。從聚氯乙烯的老化機(jī)理考慮,聚氯乙烯受熱易分解;從使用環(huán)境考慮;空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。
  二、人工加速老化光源的選擇
  實驗室光源曝露試驗:可以在一個試驗箱中同時模擬大氣可見環(huán)境中的光、氧、熱和降雨等因素,是目前較為常用的一種人工加速老化試驗方法,在這些模擬因素中,光源比較重要。經(jīng)驗表明,陽光中引起高分子材料破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部分可見光。
  目前使用的人工光源都力圖使在此波長區(qū)間內(nèi)的能譜分布曲線與太陽光譜接近,模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據(jù)。經(jīng)歷了約一個世紀(jì)的發(fā)展,實驗室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)中與高分子材料相關(guān)的各技術(shù)委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。
  01、氙弧燈
  目前認(rèn)為,已知的人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與陽光中紫外、可見光部分最相似。通過選擇合適的濾光片,可以濾去大部分到達(dá)地面陽光中存在的短波輻射。氙燈在1000nm~1200nm紅外區(qū)存在很強的輻射,會產(chǎn)生大量的熱。
  因此,須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量。目前,市面上氙燈老化試驗裝置有兩種冷卻方式:水冷式和風(fēng)冷式。一般來說,水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷式,同時結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜,價格也比較昂貴。由于氙燈紫外線部分能量較另兩種光源增加較少,在加速倍率方面是至低的。
  02、熒光紫外燈
  從理論上說,300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加這部分能量,就能達(dá)到快速試驗的效果。熒光紫外燈的光譜分布主要集中在紫外光部分,因此,可以達(dá)到較高的加速倍率。
  然而,熒光紫外燈不僅使自然日光中的紫外線能量增加,同時還有在地球表面測量時自然日光中沒有的輻射能量,而這部分能量會引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外,沒有高于375nm的能量,這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會出現(xiàn)曝曬在自然日光下那樣變化。由于這些固有缺陷會導(dǎo)致得出不可靠的結(jié)果。
  因此,熒光紫外燈的模擬性較差。但是,由于它的加速倍率高,通過選擇合適型號的燈管可實現(xiàn)對特定材料的快速篩選。
  03、陽光型碳弧燈
  陽光型碳弧燈目前在我國應(yīng)用得較少,但它在日本是廣泛使用的光源,大部分JIS標(biāo)準(zhǔn)都采用陽光型碳弧燈。我國許多與日本合資的汽車企業(yè)仍推薦使用這種光源。陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近于太陽光,但在370nm~390nm紫外線集中加強,模擬性不及氙燈,加速倍率介于氙燈及紫外燈之間。
  三、試驗時間的確定
  1、參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
  相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)對老化試驗的時間作出了規(guī)定,我們只需查找到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),按里面規(guī)定的時間執(zhí)行就行了。許多國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都對此作出了規(guī)定。
  2、根據(jù)已知的相關(guān)性推算
  研究表明:通過顏色和變黃指數(shù)變化來評價ABS的顏色穩(wěn)定性,人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關(guān)性,加速倍率約為7。如果想了解某一 ABS材料戶外使用一年后的顏色變化,采用相同的試驗條件,可以參考該加速倍率,確定加速老化時間365x24/7=1251h。
  長期以來,國內(nèi)外就相關(guān)性間題展開了大量的研究,得出了許許多多的換算關(guān)系式。然而,由于高分子材料的多樣性,加速老化試驗設(shè)備及方法的不同,不同時間、地區(qū)氣候的差異性導(dǎo)致了換算關(guān)系的復(fù)雜化。因此,在選擇換算關(guān)系時,一定要注意得出該相關(guān)性的具體材料、老化設(shè)備、試驗條件、性能評價指標(biāo)等因素。
  3、控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當(dāng)
  對于某些既無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,又無處參考相關(guān)性的產(chǎn)品,可以考慮其實際使用環(huán)境的輻射強度,控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當(dāng)。
  四、性能評價指標(biāo)的選擇
  選擇性能評價指標(biāo)主要從材料的用途及材料本身特性兩方面來考慮。
  1、根據(jù)材料用途確定評價指標(biāo)對于同樣的材料,由于其用途不同,可能選擇的評價指標(biāo)也不同。例如,同樣是涂料,如果是用于裝飾,就必須重點考慮其外觀的變化。在 GB/T1766-1995《色漆和清漆涂層老化的評級》中,詳細(xì)規(guī)定了光澤度、顏色變化、粉化、泛金等各種外觀變化的評級方法。
  而對于某些功能性涂料,如防腐涂料,一定程度的顏色、外觀變化是可以接受的,這時,選擇評價指標(biāo)時,主要考慮其耐開裂性、粉化程度等方面。同樣是聚氯乙烯(PVC),如果用于制作鞋面,就必須考慮其耐黃變性,而如果是用于雨落水管,對于外觀變化要求就不高,而材料的物理機(jī)械性能變化,如拉伸強度變化是主要考核指標(biāo)。
  2、根據(jù)材料本身特性確定評價指標(biāo)就同一材料來說,在老化過程中不同性能的下降是不等速的。換句話說,某些性能對環(huán)境敏感,下降得快,是引起材料破壞的主要因素。在選擇評價指標(biāo)時,應(yīng)該選擇這些敏感性能。研究表明:對于大部分工程塑料來說,沖擊強度是自然老化試驗檢測中變化較大、下降較明顯的。
  因此,在進(jìn)行工程塑料的老化測試時,應(yīng)優(yōu)先考慮選擇沖擊強度下降作為評價指標(biāo)。沖擊強度對聚丙烯的老化同樣相當(dāng)敏感,是考核老化性能的主要指標(biāo)。對于聚乙烯材料來說,斷裂伸長率的下降較為明顯,是優(yōu)先考慮的評價指標(biāo)。對于聚氯乙烯,拉伸強度和沖擊強度都下降得比較快,應(yīng)根據(jù)實際情況,選擇其中一種來評價。

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