材料的使用壽命除了材料本身的材質性能外,和材料的存儲或使用環(huán)境也是有很大的關聯(lián)。材料的老化主要表現(xiàn)在顏色變化,性能下降等。材料在自然環(huán)境下的老化往往需要幾年,幾十年,甚至上百年,如果采用不加速的情況進行模擬測試,將產生難以承受的時間成本。所以在實驗室中一般都是采用紫外老化或者氙燈老化來模擬自然環(huán)境下材料的老化,但是我們如何確定試驗條件、試驗時間?
一、人工加速老化試驗條件的選擇
這個問題實際上可以理解為應該模擬哪些老化因素,高分子材料在使用過程中,氣候環(huán)境里許多因素都有可能對高分子材料的老化產生作用。如果事先知道產生老化的主要因素,就可以有針對性的選擇試驗方法。
我們可以從該材料的運輸、儲存、使用環(huán)境以及其老化機理等方面考慮,確定試驗方法。例如硬聚氯乙烯型材,使用聚氯乙烯為原料,添加穩(wěn)定劑、顏料等助劑加工而成,主要用于室外。從聚氯乙烯的老化機理考慮,聚氯乙烯受熱易分解;從使用環(huán)境考慮;空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。
二、人工加速老化光源的選擇
實驗室光源曝露試驗:可以在一個試驗箱中同時模擬大氣可見環(huán)境中的光、氧、熱和降雨等因素,是目前較為常用的一種人工加速老化試驗方法,在這些模擬因素中,光源比較重要。經驗表明,陽光中引起高分子材料破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部分可見光。
目前使用的人工光源都力圖使在此波長區(qū)間內的能譜分布曲線與太陽光譜接近,模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據。經歷了約一個世紀的發(fā)展,實驗室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標準化組織(ISO)中與高分子材料相關的各技術委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。
三、試驗時間的確定
1、參照相關產品標準規(guī)定
相關產品標準里已經對老化試驗的時間作出了規(guī)定,我們只需查找到相關標準,按里面規(guī)定的時間執(zhí)行就行了。許多國家標準、行業(yè)標準中都對此作出了規(guī)定。
2、根據已知的相關性推算
研究表明:通過顏色和變黃指數(shù)變化來評價ABS的顏色穩(wěn)定性,人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關性,加速倍率約為7。如果想了解某一 ABS材料戶外使用一年后的顏色變化,采用相同的試驗條件,可以參考該加速倍率,確定加速老化時間365x24/7=1251h。
3、控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當
對于某些既無相應標準規(guī)定,又無處參考相關性的產品,可以考慮其實際使用環(huán)境的輻射強度,控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當。