老化-戶外曝曬試驗(yàn)和QUV紫外老化箱的相關(guān)性研究

戶外曝曬和采用老化箱進(jìn)行材料加速老化的相關(guān)性，一直是具有爭議的話題，在通常情況下，材料制造商更希望通過老化試驗(yàn)箱來進(jìn)行材料加速老化以獲取更快的結(jié)果，但如何能夠保持和戶外老化測試的相關(guān)性是個讓人頭疼的問題，因?yàn)橥ǔＣ媾R著老化試驗(yàn)箱的溫度要比自然溫度高、光譜波長比自然光譜波長短以及更高的輻照度，這些因素都會降低兩者之間的相關(guān)性。

為了能夠證明兩者之間的相關(guān)性，Q-Lab公司將15種不同塑料和涂料通過戶外曝曬和紫外老化箱，在不同戶外環(huán)境和紫外加速循環(huán)方式進(jìn)行了老化試驗(yàn)，來測量和記錄戶外自然老化和人工加速老化出現(xiàn)的光澤和顏色變化的不同。

試驗(yàn)中戶外曝曬遵循依據(jù)ASTM G7《非金屬材料大氣環(huán)境曝曬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行，人工加速老化遵循ASTM G53《非金屬材料暴露用光和水試驗(yàn)設(shè)備（熒光紫外-冷凝）》標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范的要求。試驗(yàn)設(shè)備采用QUV/se紫外老化箱，采用UVA-340燈管，選擇單一的曝曬溫度（50°C），避免任何可能的溫度影響干擾。

實(shí)驗(yàn)室老化曝曬條件如下：

循環(huán)1 ：輻照度0.83W/m2，4h紫外光照和4h冷凝交替進(jìn)行，紫外光照和冷凝循環(huán)的溫度都是50°C。該循環(huán)中設(shè)定的紫外輻照度與沒有輻照度控制的紫外老化箱相同，與夏天正午的太陽光在波長為340nm處的輻照度大體相同。

循環(huán)2 ：輻照度1.35 W/m2，4h紫外光照和4h冷凝交替進(jìn)行，紫外光照和冷凝循環(huán)的溫度都是50°C。除了增加輻照度用于測定能否加快測試而不影響相關(guān)性外，其他條件均與循環(huán)1相同。

循環(huán)3 ：輻照度是1.35W/m2，只進(jìn)行紫外光照（100%紫外光照、無潮濕、無黑暗循環(huán)），曝曬溫度為50°C。

QUV紫外老化箱UVA燈管

實(shí)驗(yàn)降解評估結(jié)果分別根據(jù)ASTM D2244《儀器測量顏色坐標(biāo)中允許色差和色差的計(jì)算用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)規(guī)程》和ASTM D0523《鏡面光澤標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》測量試樣顏色和光澤。戶外老化試樣分別在曝曬12個月和24個月時進(jìn)行評估。根據(jù)試驗(yàn)材料和降解變化速度的不同，按不同時間間隔對人工加速老化試樣進(jìn)行測試。

研究證明，高輻照度會加速某些材料的測試結(jié)果。在測試的15種材料中，有9種材料的高輻照度曝露比“普通"輻照度曝露產(chǎn)生更快的測試結(jié)果。對于該研究中的15種材料，任何情況下，高輻照度都不會影響人工加速老化結(jié)果和戶外老化結(jié)果的相關(guān)性。有一個不同的是循環(huán)3因?yàn)闆]有進(jìn)行冷凝測試而無法再現(xiàn)戶外曝曬中出現(xiàn)的發(fā)霉和生銹現(xiàn)象，循環(huán)1和循環(huán)的的QUV紫外老化箱對15種材料均可產(chǎn)生與戶外曝曬相吻合的降解結(jié)果，所以為了實(shí)現(xiàn)人工加速老化與自然老化測試結(jié)果的一致性，人工加速老化循環(huán)試驗(yàn)必須要將冷凝程序包括在內(nèi)。