作為人工加速老化測(cè)試的關(guān)鍵手段，光老化主要是通過模擬自然環(huán)境中的光輻射，特別是紫外線、可見光和紅外線對(duì)材料的影響，來評(píng)估材料的耐候性。這種測(cè)試對(duì)于預(yù)測(cè)材料在實(shí)際使用中的耐久性和使用壽命至關(guān)重要，尤其對(duì)于長(zhǎng)期暴露在戶外的產(chǎn)品，如塑料、涂料和紡織品等。特別是在汽車等行業(yè)，對(duì)材料性能的要求日益嚴(yán)格，光老化測(cè)試的重要性愈發(fā)凸顯。
 

光老化測(cè)試時(shí)間和產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用時(shí)間有沒有直接換算的公式？例如要模擬產(chǎn)品在日常生活中使用3年，那應(yīng)該做多長(zhǎng)時(shí)間的光老化測(cè)試？跟隨小編一起了解一下氙燈測(cè)試的原理和基本過程。
 

一：日光的光譜分布和輻射分布

太陽(yáng)光的波長(zhǎng)分布廣泛，從150nm到1200nm不等，根據(jù)波長(zhǎng)的不同，可以分為紫外區(qū)、可見光區(qū)和紅外區(qū)。在材料的老化過程中，太陽(yáng)光中的紫外線由于其高能量，是導(dǎo)致高分子材料老化的主要原因。同時(shí)，紅外線和可見光也對(duì)材料的老化起到一定的影響。
 

氙燈老化測(cè)試是一種常用的光老化測(cè)試方法。氙燈能夠模擬太陽(yáng)光的光譜分布和輻射強(qiáng)度，從而在一定程度上模擬自然環(huán)境對(duì)材料的影響。然而，氙燈老化測(cè)試與實(shí)際的戶外暴露之間存在一定的差異。這種差異不僅體現(xiàn)在光源的模擬程度上，還受到測(cè)試條件、材料類型和戶外環(huán)境等多種因素的影響。
 

二：氙燈老化與自然曝曬

研究結(jié)果表明，氙燈測(cè)試時(shí)間與自然氣候曝露時(shí)間之間存在一定的老化系數(shù)，但這個(gè)系數(shù)因地區(qū)和測(cè)試條件的不同而有所差異。
 

01地區(qū)因素

從表格中可以看出，光澤度的老化系數(shù)較大，以敦煌地區(qū)為例，1h的氙燈測(cè)試，相當(dāng)于25.9h的戶外暴曬，同樣可以看出不同地區(qū)，對(duì)應(yīng)的老化系數(shù)不同，不同的測(cè)試項(xiàng)目，也具有不同的老化系數(shù)，由此可以看出實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)與戶外曝曬試驗(yàn)之間沒有一個(gè)簡(jiǎn)單的、統(tǒng)一的公式或加速因子，即實(shí)驗(yàn)室測(cè)試多少小時(shí)相當(dāng)于戶外曝曬多少個(gè)月或多少年。
 

例如，如果塑料制品的產(chǎn)地位于中國(guó)山東省，而使用地在中國(guó)廣東省，則在山東進(jìn)行的自然氣候曝露結(jié)果不能被直接應(yīng)用于廣東省，需要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行換算與推算；如果在中國(guó)生產(chǎn)的塑料制品出口到美國(guó)，那就需要結(jié)合美國(guó)當(dāng)?shù)氐那闆r來對(duì)人工老化測(cè)試結(jié)果進(jìn)行合理的換算與推算。
 

中國(guó)和美國(guó)各類地區(qū)全年平均輻照量以及與自然氣候曝露一年相當(dāng)?shù)碾療衾匣r(shí)數(shù)

備注：中國(guó)一、二、三、四、五類地區(qū)的典型城市分別是：拉薩、山西北部、山東、廣東、四川。對(duì)應(yīng)美國(guó) A、B、C、D 類地區(qū)的典型城市分別是：菲尼克斯、里弗塞德、達(dá)拉斯、斯蘭克頓。
 

02顏料類型因素

此外，還有論文研究了氙燈老化測(cè)試與顏料耐候性的相關(guān)性。研究結(jié)果表明，以涂層顏色的變化為評(píng)定依據(jù)時(shí)，氙燈測(cè)試時(shí)間與戶外暴曬時(shí)間之間也存在一定的相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)因測(cè)試條件和顏料類型的不同而有所變化。
 

以涂層顏色的變化（ΔE）為評(píng)定依據(jù)，氙燈測(cè)試時(shí)間與Allunga自然戶外曝曬場(chǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

從表格中可以看出，以顏色變化為評(píng)定依據(jù)，不同的老化時(shí)間，氙燈測(cè)試的時(shí)間和戶外暴曬的時(shí)間，其相關(guān)老化系數(shù)不一樣。
 

對(duì)于涂料體系而言，以顏色為評(píng)價(jià)依據(jù)，測(cè)試時(shí)間和戶外暴曬的相關(guān)性不是很穩(wěn)定，不同的老化時(shí)間，其相關(guān)系數(shù)都不一樣，但對(duì)于塑料而言，以聚乙烯材料為例，以拉伸性能為評(píng)定依據(jù)，測(cè)試時(shí)間和戶外暴曬的相關(guān)系數(shù)較強(qiáng)，尤其是氙燈老化測(cè)試時(shí)間大于等于在產(chǎn)品實(shí)際使用地區(qū)與自然氣候曝露一年相當(dāng)?shù)碾療衾匣r(shí)數(shù)的60%時(shí)（見表3），相關(guān)程度很高。
 

結(jié)論

氙燈老化測(cè)試與戶外暴露間存在關(guān)聯(lián)，但不穩(wěn)定，受測(cè)試條件、材料類型、地理位置及氣候變化等多重因素影響。因此，進(jìn)行光老化測(cè)試時(shí)，需全面考慮這些因素并采取措施減小誤差。為將實(shí)驗(yàn)室氙燈老化數(shù)據(jù)用于推測(cè)自然氣候曝露，需明確各地區(qū)不同氣候下的太陽(yáng)輻射量，并考慮兩者間的相關(guān)性。這需根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行換算，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
 

無論是塑料還是涂層，測(cè)試條件均對(duì)相關(guān)性有顯著影響。實(shí)驗(yàn)室條件穩(wěn)定單一，而戶外環(huán)境多變。目前，戶外與實(shí)驗(yàn)室比對(duì)數(shù)據(jù)尚不足以支撐具體條件下某地區(qū)對(duì)應(yīng)的戶外模擬時(shí)間結(jié)論，但已有數(shù)據(jù)可為今后測(cè)試提供理論依據(jù)。同理，推測(cè)自然氣候曝露時(shí)，還需考慮實(shí)際使用環(huán)境的輻射強(qiáng)度，確保氙燈老化輻射總量與自然曝露輻射總量相當(dāng)。