耐候老化測試知識你知道多少？實驗室紫外燈老化試驗箱使用哪款比較好？

耐候老化測試說明

長期暴露在陽光下會導致塑料材料的降解。特別是，以短波長為特征的非可見的紫外線輻射是導致光降解的原因。 這通常會導致物理性能的降低，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）。

當需要評估一個給定材料的光穩(wěn)定性或紫外線穩(wěn)定劑的性能時，一個重要的因素是選擇一個合適的測試方法。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，3年的戶外照射的總輻照量是多少？

>比利時每年的陽光輻射為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?。相當于一年?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)的輻射水平會有很大差異。

下表是每個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

為了對紫外線輻射提供適當?shù)谋Ｗo，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粒子的大小和結構。在相同的裝載量下，基于細顆粒的碳黑聚集體將向入射光線提供更多的表面，因此比更粗的等級具有更大的紫外線吸收效率。

原生顆粒大小對老化性能的影響如下圖

適當?shù)呢撦d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效果，負載量在2-3%之間。較佳的紫外線保護的負載量在2-3%之間（應該注意的是 這些炭黑水平相當于4-7%的母料。取決于其負載）。

負載水平對紫外線吸收的影響如下圖

炭黑的強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用的優(yōu)勢。為了給塑料材料提供良好的保護，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）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，從而限制在某些化學品（殺蟲劑、殺蟲劑）存在下的降解反應。

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反映老化過程的特征的定期觀察，如機械性能（斷裂伸長率、拉伸性能或沖擊強度 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紫外燈老化試驗箱

QUV紫外燈老化試驗箱用熒光紫外線（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％，但它卻要對太陽光的影響負責。紫外線只占太陽光的5%，但它對大部分聚合物的降解負責。降解。此外，材料通常是用設備進行測試的，這些設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，對于許多應用來說，它是一種快速和有效的方法。

QUV紫外燈老化試驗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，但它們的特點都是最大的光照度。發(fā)射光譜，但它們的特點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提供了一個合理的太陽光譜紫外線區(qū)域的匹配。但這種匹配對長波段不再有效了 (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。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。