耐候老化測試知識(shí)你知道多少？實(shí)驗(yàn)室紫外燈老化試驗(yàn)箱使用哪款比較好？

耐候老化測試說明

長期暴露在陽光下會(huì)導(dǎo)致塑料材料的降解。特別是，以短波長為特征的非可見的紫外線輻射是導(dǎo)致光降解的原因。 這通常會(huì)導(dǎo)致物理性能的降低，顏色的變化或部件表面的粉化。例如，衣服失去彈性并解體，花園家具變脆或體育場座椅變白。

為了限制或推遲降解的發(fā)生，可以在聚合物中加入幾種類型的紫外光穩(wěn)定劑。最重要的穩(wěn)定劑類型是通過篩選出有害的紫外光--例如二苯甲酮等紫外吸收劑或碳黑或無機(jī)顏料等小的分散顆粒，其他非常有效的紫外穩(wěn)定劑是紫外淬滅劑和HALS（受阻胺類光穩(wěn)定劑）。

當(dāng)需要評(píng)估一個(gè)給定材料的光穩(wěn)定性或紫外線穩(wěn)定劑的性能時(shí)，一個(gè)重要的因素是選擇一個(gè)合適的測試方法。除了室外暴露密切反映自然老化條件但需要較長的暴露時(shí)間，人工老化測試已經(jīng)被開發(fā)出來，使用的光源包括氙氣燈或熒光燈，在可控的溫度和濕度條件下。

輻射成分

紫外線輻射只占太陽光譜的4.6%，但對(duì)高分子材料造成最重要的損害。完整的太陽紫外線光譜范圍在280至400納米之間，但最具侵略性的部分是波長在280至315納米之間的UVB范圍，非常短。

輻射能：定義

輻射是指在一定時(shí)間內(nèi)入射到特定區(qū)域的輻射能量。它可以用W*s /m2、焦耳/m2表示，也可以用蘭利（Ly）表示。

1Ly 1 cal/cm²=4.184 E⁴ Joule/m²

例如，在比利時(shí)，3年的戶外照射的總輻照量是多少？

>比利時(shí)每年的陽光輻射為80 kLy (見下表)

>3年后的總輻照量 80 x 3 240 kLy

下表給出了不同國家的全球年太陽光輻射水平（kLy/年），它相當(dāng)于在一年的連續(xù)戶外照射中可以傳輸?shù)剿芰喜糠值妮椛淠芰?。相?dāng)于一年內(nèi)連續(xù)暴露在戶外的輻射能量。

注意：本表中的數(shù)值只是指示性的。在某些（較大的）國家，不同地區(qū)的輻射水平會(huì)有很大差異。

下表是每個(gè)國家的平均太陽輻射，單位為kLy（kcal/cm/year）

塑料材料的光穩(wěn)定劑

為了對(duì)紫外線輻射提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，可以在塑料材料中使用幾種穩(wěn)定系統(tǒng)。最重要的光穩(wěn)定劑類型是紫外線吸收劑、能量轉(zhuǎn)移劑或淬火劑，以及受阻胺光穩(wěn)定劑。以下是對(duì)這些不同光穩(wěn)定劑的簡要描述。

a) 紫外線吸收劑

吸收劑將有害的紫外線輻射轉(zhuǎn)化為無害的紅外輻射或熱能，通過聚合物基體消散。它們可以是透明的，如羥基二苯甲酮，也可以是不透明的，如碳黑。它們既可以是透明的，如羥基二苯甲酮，也可以是不透明的，如碳黑。

炭黑

炭黑是最有效和廣泛的光吸收劑之一。它作為紫外線吸收劑的效率主要取決于初級(jí)粒子的大小和結(jié)構(gòu)。在相同的裝載量下，基于細(xì)顆粒的碳黑聚集體將向入射光線提供更多的表面，因此比更粗的等級(jí)具有更大的紫外線吸收效率。

原生顆粒大小對(duì)老化性能的影響如下圖

適當(dāng)?shù)呢?fù)載水平取決于零件的厚度、暴露條件和碳黑的類型。通常情況下，為獲得較佳的紫外線防護(hù)效果，負(fù)載量在2-3%之間。較佳的紫外線保護(hù)的負(fù)載量在2-3%之間（應(yīng)該注意的是 這些炭黑水平相當(dāng)于4-7%的母料。取決于其負(fù)載）。

負(fù)載水平對(duì)紫外線吸收的影響如下圖

炭黑的強(qiáng)吸收特性和高不透明度使其成為最具成本效益的紫外線吸收劑。

炭黑作為塑料中的紫外線穩(wěn)定劑的典型應(yīng)用是外部管道、聚烯烴農(nóng)用薄膜、池塘內(nèi)襯、汽車部件和外部電纜護(hù)套（PVC、PE等...）。

二氧化鈦

某些顏料，如金紅石型二氧化鈦，在300至400納米范圍內(nèi)吸收。因此，它們有助于保護(hù)聚合物，只要該顏料有合適的涂層，以防止TiO₂通常出現(xiàn)的光降解過程。因此，它們有助于保護(hù)聚合物，前提是顏料有合適的涂層，以防止通常在TiO₂上觀察到的光降解過程。

羥基二苯甲酮和羥基苯基苯并三唑

這些聞名的紫外線吸收劑類型具有適用于天然或透明應(yīng)用的優(yōu)勢。為了給塑料材料提供良好的保護(hù)，需要一定的吸收深度（部分厚度），這使得這些吸收劑在薄膜（低于100微米）、纖維或磁帶等薄的物品中效率不高。

b) 淬滅劑

這種類型的光穩(wěn)定劑的功能是使 "激發(fā) "狀態(tài)的聚合物分子（發(fā)色團(tuán)）回到它們的穩(wěn)定狀態(tài)，防止鍵的斷裂和最終形成自由基。鎳穩(wěn)定劑是典型的淬滅劑，例如在農(nóng)用薄膜應(yīng)用中使用。

c) 受阻胺類光穩(wěn)定劑(HALS)

這些非常有效的光穩(wěn)定劑不會(huì)改變塑料材料的顏色，適用于薄型和厚型截面。HALS的活性不是通過吸收紫外線輻射，而是通過與所形成的自由基發(fā)生反應(yīng)，從而限制在某些化學(xué)品（殺蟲劑、殺蟲劑）存在下的降解反應(yīng)。

耐候老化測試方法

除了自然老化，還開發(fā)了一些使用人工光源的測試方法，以提供加速測試程序。所有的方法都是基于對(duì)反映老化過程的特征的定期觀察，如機(jī)械性能（斷裂伸長率、拉伸性能或沖擊強(qiáng)度 或可見特征，如裂紋的形成、粉化、顏色或光澤的變化 顏色或光澤的變化。

塑料材料老化的主要測試方法有以下幾種。

a) 戶外自然老化

b) QUV紫外燈老化試驗(yàn)箱

QUV紫外燈老化試驗(yàn)箱用熒光紫外線（UV）燈模擬太陽光的效果。(UV)燈來模擬太陽光的效果，而雨和露水則是通過濕度的凝結(jié)來模擬的。濕度。如前所述，紫外線只占太陽光的大約5％，但它卻要對(duì)太陽光的影響負(fù)責(zé)。紫外線只占太陽光的5%，但它對(duì)大部分聚合物的降解負(fù)責(zé)。降解。此外，材料通常是用設(shè)備進(jìn)行測試的，這些設(shè)備只模擬最短的波長（紫外線）。UVB范圍包括在陽光中發(fā)現(xiàn)的最短波長。

因此，對(duì)于許多應(yīng)用來說，它是一種快速和有效的方法。

QUV紫外燈老化試驗(yàn)箱使用兩種主要類型的燈管。UVA-340和UVB-313。雖然這些燈管有不同的光發(fā)射光譜，但它們的特點(diǎn)都是最大的光照度。發(fā)射光譜，但它們的特點(diǎn)都是在紫外線范圍內(nèi)有最大的發(fā)射量。紫外線范圍內(nèi)的發(fā)射。

UVA提供了一個(gè)合理的太陽光譜紫外線區(qū)域的匹配。但這種匹配對(duì)長波段不再有效了 (可見光、紅外線)。

UVB燈也發(fā)射紫外光，但其發(fā)射光譜的最大值向短波轉(zhuǎn)移。與UVA燈相比，UVB燈也發(fā)射紫外線，但其發(fā)射光譜的最大值向短波長移動(dòng)。UVB-313燈是一種廣泛使用的熒光紫外燈，可以提供快速的測試結(jié)果。燈是一種廣泛使用的熒光紫外線燈，可以提供快速的測試結(jié)果。然而，如下圖所示，其光譜包含短波，而這些短波在太陽輻射中是不存在的。