作為人工加速老化測試的關鍵手段，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、可見光和紅外線對材料的影響，來評估材料的耐候性。這種測試對于預測材料在實際使用中的耐久性和使用壽命至關重要，尤其對于長期暴露在戶外的產品，如塑料、涂料和紡織品等。特別是在汽車等行業(yè)，對材料性能的要求日益嚴格，光老化測試的重要性愈發(fā)凸顯。
 

光老化測試時間和產品實際應用時間有沒有直接換算的公式？例如要模擬產品在日常生活中使用3年，那應該做多長時間的光老化測試？跟隨小編一起了解一下氙燈測試的原理和基本過程。
 

一：日光的光譜分布和輻射分布

太陽光的波長分布廣泛，從150nm到1200nm不等，根據波長的不同，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，太陽光中的紫外線由于其高能量，是導致高分子材料老化的主要原因。同時，紅外線和可見光也對材料的老化起到一定的影響。
 

氙燈老化測試是一種常用的光老化測試方法。氙燈能夠模擬太陽光的光譜分布和輻射強度，從而在一定程度上模擬自然環(huán)境對材料的影響。然而，氙燈老化測試與實際的戶外暴露之間存在一定的差異。這種差異不僅體現在光源的模擬程度上，還受到測試條件、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

研究結果表明，氙燈測試時間與自然氣候曝露時間之間存在一定的老化系數，但這個系數因地區(qū)和測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，光澤度的老化系數較大，以敦煌地區(qū)為例，1h的氙燈測試，相當于25.9h的戶外暴曬，同樣可以看出不同地區(qū)，對應的老化系數不同，不同的測試項目，也具有不同的老化系數，由此可以看出實驗室加速老化試驗與戶外曝曬試驗之間沒有一個簡單的、統(tǒng)一的公式或加速因子，即實驗室測試多少小時相當于戶外曝曬多少個月或多少年。
 

例如，如果塑料制品的產地位于中國山東省，而使用地在中國廣東省，則在山東進行的自然氣候曝露結果不能被直接應用于廣東省，需要根據產品的實際使用環(huán)境進行換算與推算；如果在中國生產的塑料制品出口到美國，那就需要結合美國當地的情況來對人工老化測試結果進行合理的換算與推算。
 

中國和美國各類地區(qū)全年平均輻照量以及與自然氣候曝露一年相當的氙燈老化小時數

備注：中國一、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。對應美國 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試與顏料耐候性的相關性。研究結果表明，以涂層顏色的變化為評定依據時，氙燈測試時間與戶外暴曬時間之間也存在一定的相關性，但相關系數因測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）為評定依據，氙燈測試時間與Allunga自然戶外曝曬場的對應關系如下：

從表格中可以看出，以顏色變化為評定依據，不同的老化時間，氙燈測試的時間和戶外暴曬的時間，其相關老化系數不一樣。
 

對于涂料體系而言，以顏色為評價依據，測試時間和戶外暴曬的相關性不是很穩(wěn)定，不同的老化時間，其相關系數都不一樣，但對于塑料而言，以聚乙烯材料為例，以拉伸性能為評定依據，測試時間和戶外暴曬的相關系數較強，尤其是氙燈老化測試時間大于等于在產品實際使用地區(qū)與自然氣候曝露一年相當的氙燈老化小時數的60%時（見表3），相關程度很高。
 

結論

氙燈老化測試與戶外暴露間存在關聯(lián)，但不穩(wěn)定，受測試條件、材料類型、地理位置及氣候變化等多重因素影響。因此，進行光老化測試時，需全面考慮這些因素并采取措施減小誤差。為將實驗室氙燈老化數據用于推測自然氣候曝露，需明確各地區(qū)不同氣候下的太陽輻射量，并考慮兩者間的相關性。這需根據產品實際使用環(huán)境進行換算，確保測試結果的準確性。
 

無論是塑料還是涂層，測試條件均對相關性有顯著影響。實驗室條件穩(wěn)定單一，而戶外環(huán)境多變。目前，戶外與實驗室比對數據尚不足以支撐具體條件下某地區(qū)對應的戶外模擬時間結論，但已有數據可為今后測試提供理論依據。同理，推測自然氣候曝露時，還需考慮實際使用環(huán)境的輻射強度，確保氙燈老化輻射總量與自然曝露輻射總量相當。