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为什么说氙灯老化试验是模拟性最好的人工气候老化试验方法?

嘉峪检测网        2023-03-24 15:56

高分子材料在加工、贮存和使用过程中,易受到各种气候环境的影响,不可避免的出现老化现象。为延缓材料的老化,研究各类气候环境对材料性能的影响,往往通过户外曝晒来预测其使用寿命,然而该类试验周期长、变量多,难以在研发早期发现问题。因此,实验室通常采用加速老化试验模拟和强化户外环境因素,缩短开发周期,以适应当前各种材料及产品高速迭代的需求。
 
众所周知,大部分高分子材料的老化因素主要是光照、温度、湿度的协同作用:具有较强能量的短波紫外线被大分子链吸收后,会按自由基机理进行分解,同时环境温度和湿度会促使该进程,使得高分子材料出现粉化、渗析、开裂、变形等缺陷。
 
 
而在实际使用过程中,自然环境条件复杂多变,各种因素也不局限与光、热、水等几方面,因此造成产品老化现象往往都是多种环境因素综合作用的结果。
 
氙灯老化试验被认为是目前模拟性最好的一种人工气候老化试验方法。可用于新材料的选择、改进现有材料或评估材料组成后耐用性的变化测试,可为产品研发、质量控制和材料筛选提供相应的模拟测试环境和加速测试,能充分模拟在不同条件下,材料暴露在阳光下所产生的变化。氙灯试验光源在紫外区和可见光区的光谱能量分布与太阳光的光谱能量分布近似(见图1),氙灯发出的辐射经过滤光器,过滤掉波长290nm以下较短的紫外光波和波长1200nm以上的红外光波,使到达试样表面的光谱接近太阳光谱(见图2)。
 

 
图1 氙灯光源模拟光谱波长范围      
 

 
图2  实验室不同光源与太阳光谱对比
 
因此,采用氙灯光源模拟阳光照射的效果,用箱内纯水喷淋模拟雨水与露水,并通过软件控制热能变化,使得被测材料放置于特定温度下的光照与潮气交替的循环程序中进行测试,数天或数周就可以再现户外几个月甚至几年出现的老化,通过采集的试验数据帮助人们选择新材料、改造现有材料。
 
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来源:赛宝元器件与材料研究部