靜態(tài)樣品架氙燈老化試驗機解析

　　近年來(lái)，靜態(tài)、平板試樣安置方式的(以下簡(jiǎn)稱(chēng)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、箱內溫度及相對濕度等實(shí)驗參數。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量。同時(shí)電源和輻照控制系統為設計的，保證曝曬的精確性。試驗機箱內的反射墻即光源反射系統被設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計，以保證試驗的穩定性和一致性。

　　一、實(shí)驗部分：

　　1.試樣規格

　　使用7類(lèi)塑料試樣，其顏色及尺寸見(jiàn)表1。無(wú)論是透明還是不透明塑料，其老化表現均為黃變，其中透明塑料對光穩定及光照變化敏感。

　　測試標準：

　　以汽車(chē)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(chē)外用材料加速老化標準測試；

　　內飾材料的老化性能按SAE J 2412用可控輻射氙燈測試汽車(chē)內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(shí)驗方法：

　　(1)試樣安放

　　旋轉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(gè)，共可放置9個(gè)試樣。如果試樣超過(guò)9個(gè)，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(gè)試樣盤(pán)中，每個(gè)盤(pán)可放置14塊50mm 100mm的試樣。然后將試樣盤(pán)再放置到試驗機中。對于PS和PC等汽車(chē)用塑料，試樣架上無(wú)需背襯材料。推薦每間隔一段測試周期調整試樣盤(pán)的位置。

　　(2)測試條件

　　氙燈老化試驗機內設有日光濾光片，控制輻射到試樣表面上波長(cháng)為340nm的光的輻照度為0.55W/m2，黑板溫度為63時(shí)，日光照射102min，隨機溫度時(shí)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(guān)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(b)表征。透明材料測量時(shí)需襯有白色的校準板。

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

　　三、結果與討論：

　　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的老化結果。

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

　　2.靜態(tài)樣架氙燈老化試驗機的測試結果

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

　　表2兩種老化試驗機測試結果誤差比較

　　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%，而旋轉鼓式氙燈老化試驗機的誤差范圍為±3% ~ ±13%。