靜態(tài)樣品架氙燈老化試驗機解析

　　近年來，靜態(tài)、平板試樣安置方式的(以下簡稱為靜態(tài)樣架)氙燈老化試驗機已在塑料、涂料、紡織等行業(yè)得到廣泛應用。如同旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機一樣，這種靜態(tài)樣架老化試驗機采用不同的手段嚴格控制測試環(huán)境，并可控制老化試驗的輻照度、黑板溫度、箱內(nèi)溫度及相對濕度等實驗參數(shù)。試驗機采用一支或多支氙燈作為曝曬光源，試樣平行安放在光源下方，這種方式增加了被測試樣的數(shù)量。同時電源和輻照控制系統(tǒng)為設(shè)計的，保證曝曬的精確性。試驗機箱內(nèi)的反射墻即光源反射系統(tǒng)被設(shè)計成能大限度的均勻反射輻射光和模擬自然光，其溫度和相對濕度的控制裝置也是設(shè)計，以保證試驗的穩(wěn)定性和一致性。

　　一、實驗部分：

　　1.試樣規(guī)格

　　使用7類塑料試樣，其顏色及尺寸見表1。無論是透明還是不透明塑料，其老化表現(xiàn)均為黃變，其中透明塑料對光穩(wěn)定及光照變化敏感。

　　測試標準：

　　以汽車用材料為例：

　　外飾材料的老化性能按SAE J 2527用可控輻射氙燈測試汽車外用材料加速老化標準測試；

　　內(nèi)飾材料的老化性能按SAE J 2412用可控輻射氙燈測試汽車內(nèi)飾材料加速老化標準測試；

　　顏色色差計算按ASTM D 2244儀器測量顏色色差計算標準測試。

　　二、實驗方法：

　　(1)試樣安放

　　旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機是在上、中、下三層垂直安放試樣，每層可安放3個，共可放置9個試樣。如果試樣超過9個，則在環(huán)繞中心的相對位置安放。而靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機是將試樣置于4個試樣盤中，每個盤可放置14塊50mm 100mm的試樣。然后將試樣盤再放置到試驗機中。對于PS和PC等汽車用塑料，試樣架上無需背襯材料。推薦每間隔一段測試周期調(diào)整試樣盤的位置。

　　(2)測試條件

　　氙燈老化試驗機內(nèi)設(shè)有日光濾光片，控制輻射到試樣表面上波長為340nm的光的輻照度為0.55W/m2，黑板溫度為63時，日光照射102min，隨機溫度時日光照射和噴淋18min，每周更換一次試樣位置。靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的相對濕度控制約為15%，旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機的相對濕度控制為50%。曝曬循環(huán)周期為2000h。

　　(3)老化測量

　　老化測量采用積分球分光光度計的反射模式，采用D65照明、10觀察角、大范圍測量、包含反射和紫外光源測量。塑料的老化情況用黃色指數(shù)(b)表征。透明材料測量時需襯有白色的校準板。

　　同時，每隔一定時間需測量裂紋的數(shù)量，當塑料表面的裂紋達到10條時，應取出該試樣并記錄老化時間。其余試樣按上述方式進行，直到所有被測試樣出現(xiàn)10條裂紋。

　　三、結(jié)果與討論：

　　1.靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的應用

　　圖1為兩種氙燈老化試驗機對PS、PC的老化結(jié)果。

　　由圖1可見，靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的老化效果基本上等同于旋轉(zhuǎn)鼓式老化試驗機，而其老化速度略快于旋轉(zhuǎn)鼓式老化試驗機，其原因可能是不同老化機箱內(nèi)的溫度不同所致。另外發(fā)現(xiàn)，使用不同的濾光片對老化效果的影響不大，尤其表現(xiàn)在PC的老化結(jié)果上。靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的日光濾光片和旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機的CIRA/SL濾光片的性能很接近，即通過正確選擇和使用相應的濾光系統(tǒng)及曝曬條件，兩者的老化結(jié)果接近一致。

　　2.靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的測試結(jié)果

　　表2列出采用靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機和旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機對PS和PC的測試結(jié)果誤差，其計算式為：

　　表2兩種老化試驗機測試結(jié)果誤差比較

　　表2可看出，靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的測試誤差范圍僅為±3% ~ ±8%，而旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗機的誤差范圍為±3% ~ ±13%。