塑料氙灯老化试验方法.pdf

塑料工业
第39卷S2
CHINA PLASTICS INDUSTRY
2011年10月
塑料氙灯老化试验方法
易军
(广州合成材料研究院有限公司,广东广州510665)
摘要:介绍了氙灯老化试验中的注意事项,并列举了几个应用实例。
关键词:氙灯老化;日光;塑料
中图分类号:TQ320.77*3
文献标识码:A
文章编号:1005-5770(2011)S2-0084-03
Test Method for Plastic Xenon Lamp Aging
YIJUR
(Guangzhou Synthetic Materials Co. Ltd, Guangzhou 510665, China
Abstract: Some notices are introduced about test method for Plastic xenon lamp aging and several appli
cation examples are given in this article.
Keywords: Xenon Lamp Aging; Sunlight; Plastics
材料的老化问题一直备受关注,在日常生活中,方法较全面综合考虑了光、氧、热、湿度及降雨对塑
高分子材料的老化现象屡见不鲜。高分子材料(包料外观和性能的影响。现有的光源加速老化试验方法
括塑料、橡胶、纤维、涂料等)的老化,主要是指有氙弧灯、荧光紫外灯、开放式碳弧灯。相比于荧光
材料在加工、贮存或使用过程中,由于受到热、光、紫外灯、开放式碳弧灯,氙弧灯具有与日光最相似的
氧、机械应力、臭氧、有害金属离子、辐射等外界因的光谱能量分布,因而广泛应用于塑料的老化试
素的影响,使材料内部发生物理或化学变化,性能变验中。
劣,而逐渐失去使用价值的现象。通俗地说,老化就
片状、薄膜、板材等制品可以根据试验需要按照
是材料的性能由好变坏的一个过程
相关标准裁制拉伸、撕裂等样条,测定老化前后力学
由于材料的品种不同,使用条件的差异,因而材性能的变化,评价制品的耐光老化性能。同时进行几
料发生老化时其老化特征也不尽相同。聚合物材料的种不同样品的老化试验,应在试样的背光面做不宜消
老化现象归纳起来主要表现在以下几个方面:①外观除的标记,用于区分不同的样品。
的变化,如材料变色、变硬、变软、龟裂等;②物
塑料大棚膜在使用过程,受到阳光、热、湿度和
理、化学性能的变化,如导热系数、摩尔质量、溶解降雨等气候因素的作用会发生降解,最终导致棚膜破
度等;③机械性能的变化,如硬度、拉伸强度、冲击坏、无法使用,进而影响农业生产,造成经济损失。
强度等;④电性能的变化,如介电常数、介质损耗、氙灯老化试验能模拟自然气候因素对大棚膜的影响。
击穿电压等。
将5种厚度为0.01mm的大棚膜按照GB/"T1040.3
高聚物由于自身的分子结构、配方和组分以及它2006裁制成5型试样,每种试样保留一组(5条
所处的环境和使用状况,时刻伴随着老化降解过程,用于测试原始拉伸性能,每个老化周期取一组进行试
但是达到可观察到的变化往往需经历非常漫长的时验。氙灯老化试验采用美国 ATLAS公司生产的水冷
间,如何通过试验快速观察和表征高分子材料的老化式Ci5000型人工气候老化试验箱,试验的条件如下
现象,对材料的研发、储存、加工和使用具有重要的340mm辐照度为0.50W/m2,黑标准温度为65℃,
指导意义。
相对湿度为65%,连续光照,喷水周期为18min
实验室光源加速老化试验是塑料老化试验中常用102min(喷水时间/不喷水时间),试验时间为3500
的一种老化试验方法,它适用于经常长期暴露在日光h。试验结果见图1和图2。从图1和图2可以看出,
或透过窗玻璃的日光照射下的户内外使用的塑料,该1“大棚膜经过1000b氙灯老化后,拉伸强度和断裂
作者简介:易军,男,主要从事老化检测方面的工作。021-32373965
第39卷S2
易军:塑料氙灯老化试验方法
伸长率迅速下降到50%以下,耐老化性能最差。3”、标准温度为65℃,试验箱温度为38℃,相对湿度为
42、5“大棚膜耐老化性能大致相当,而2大棚膜在50%,采用日光型滤光器(使用硼硅玻璃内外滤光
氙灯老化前期(2000h以前),拉伸强度比其他几种罩),喷淋周期为102min干燥/18min喷水,光照时
大棚膜下降的速度要慢,因而2“大棚膜的耐老化性间为360h。灯老化试验采用美国 ATLAS公司生产
能最优。
的水冷式Ci5000型人工气候老化试验箱,试验结果
见表1。
12345
表1涤棉布氙灯老化前后拉伸强力测试结果
0 h
缸灯老化360h保持率/%
也账然量礼
经向1252
743
拉伸强力/N
纬向
889
479
54
对于在户内使用的经受透过窗玻璃的日光照射的
1000
30004000
老化时间h
塑料制品,氩灯光源必须经过过滤减少波长320nm
以下光谱辐照度来模拟透过窗玻璃滤光后的日光
图」拉伸强度保持率与老化时间的关系
(见GB/T19466.2-1999中的表2),空气冷却式氙
弧灯装置使用石英滤光器,该滤光器上涂有特种涂
层,外面套上限制紫外光的套管;而水冷式氙弧灯装
张60
置应使用一个硼硅玻璃内滤光罩和一个钠钙玻璃外滤
40
光
汽车内饰件除了承担减振、隔热、吸音等功能
外,在长期的使用过程中外观的变化会影响汽车的美
1000
2000
30004000
观和形象。对汽车内饰件进行模拟透过窗玻璃的日光
老化时间/h
的氙灯老化试验后,观察其外观变化,可为内饰件选
图2断裂伸长率保持率与老化时间的关系
材提供试验依据。以仪表板出风口进行氙灯老化试
对于形状复杂且难以制成标准试样的制品,通常验,试验条件如下:340mm辐照度为0.55W/m2
情况下,往往以检查试样外观(粉化、变色、色差黑标准温度为63℃,相对湿度为50%,采用窗玻璃
等)为主,因此制样时应尽量在相同部位裁取试样,型滤光器(使用硼硅玻璃内滤光罩和钠钙玻璃外滤
其中一块试样留作原始对比样,其他试样用作缸灯老光罩),连续光照无喷淋,光照时间为400h。氙灯
化试验。投放试样时,应使制品在实际使用条件下的老化试验采用美国 ATTLAS公司生产的水冷式Ci5000
曝光面朝向氙灯光源
型人工气候老化试验箱。依据GB/250-2008对比
氙弧灯发出的光含有大量日光中不存在的短波紫老化前后的试样,老化后的试样轻微变色,颜色变化
外光,这些紫外光能引起塑料产生在日光照射下不能等级为4-5级(颜色变化等级:1级一样品完全变
发生的降解反应,因此氙弧灯光需过滤后获得与日光色;5级一样品完全未变色)。
具有相似能量分布的光谱后才能进行试验。在不同场
对材料进行老化试验前,往往根据相关标准制成
合应用的塑料,应选择合适的滤光器。对于在户外使标准样条,如拉伸、弯曲、神击等,一部分试样用做
用的直接接受日光照射的塑料制品,氙灯光源必须过原始性能的测试;另一部分试样用作氙灯老化试验后
滤以提供与地球上的日光相似的光谱能量分布(见的性能测试。原始性能可以在老化试验前测试,地可<