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氙灯老化

       高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维、涂料等)的老化,主要是指材料在加工、贮存或使用过程中,由于受到热、光、氧、机械应力、臭氧、有害金属离子、辐射等外界因素的影响,使材料内部发生物理或化学变化,性能变劣,而逐渐失去使用价值的现象。氙灯老化是指在高分子材料在氙弧灯照射下,加速高分子材料老化。氙弧灯具有与日光最相似的光谱能量分布,因而广泛用于塑料的老化试验中。

氙灯老化原理

       用经滤光器滤过的氙弧灯光对涂层进行人工气候老化或人工暴露辐射,其目的是为了使涂层在经受一定的曝露辐射能后,使选定的性能产生一定程度的变化,或者使涂层达到一定程度的老化所需要的曝露辐射能。被选中进行监控的性能应该是涂层在实际应用中重要的性能。可将曝露涂层的性能与同样制得的未经曝露的涂层性能相比较,或者与同时曝露的性能已知的涂层相比较。
       氙弧辐射源经过两种不同的光过滤系统之一来改变其产生的辐射光谱分布,分别模拟太阳辐射的紫外和可见光的光谱分布,模拟3mm厚的窗玻璃滤过后太阳辐射的紫外和可见光的光谱分布。暴露设备在测试过程中,由于氙弧和滤光系统的老化,辐照度可能会变化。这种变化尤其发生在对聚合物材料光化学影响最大的紫外光范围。因此不仅要计量暴露的时间,而且要测量400 nm 以下的波长范围或在规定波长的曝露辐射能,并将这些值作为涂层老化的参照值。

按照设备制造商的说明进行设备的校准,并按国标的规定制备试板。将制备好的试板放置在试板架上,使试板周围的空气可以流通。根据标准规定,设定试验条件,编辑试验程序,进行试验。试验结束后,按相关标准进行涂层性能的评价,并提交试验报告。

       国家材料环境腐蚀平台中心拥有氙灯老化试验箱2台,如Xenotest Alpha+等,通过了CNAS认证,如图1所示。

图1  氙灯老化试验箱 Xenotest Alpha+

涂膜有剥落、起皱、气泡、失光、变色、生锈等破坏形式。起泡是指由于基材表面残存水、氧化物、可溶性盐等污物,使其局部附着不劳,引起水、水汽及腐蚀性物质等的渗透浸入,或涂层表面残留的水、空气、溶剂等在温度变化时,引起涂膜膨胀起泡。气泡是指涂层表面出现的细小的肉眼可见至数毫米直径的泡,它是不溶性气体在外力作用下浸入液体之中,并被液体相互隔离的一个非均相体系。存在气泡的涂料体系始终处于热力学的不稳定状态中。涂层粉化是指涂膜在大气的作用下表层呈粉状脱落同时光泽度下降的现象。主要原因是受大气中的紫外线、水和氧气的作用造成表面树脂老化。粉化是评价色漆涂膜胡来老化性好坏的主要指标。

氙灯老化试验相关技术标准


标准名称:色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射
标准编号:GB/T 1865-2009
发布日期:2009-06-02
实施日期:2010-02-01
标准概述:本标准规定了色漆和清漆曝露在氙灯装置及水、水蒸气下的人工气候老化试验程序。老化的结果可以通过比较涂层哎老化前、老化过程中以及老化后所选定的参数来单独评定。本标准描述了一些最重要的参数,详细说明了曝露装置的使用条件。

文献资料
 
书籍/文献 主编/作者 出版社/期刊 出版/发表日期
腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术 中国腐蚀与防护学会 化学工业出版社 1996年3月
腐蚀试验方法及监测技术 李久青,杜翠微 中国石化出版社 2007年5月
塑料氙灯老化试验方法 易军 塑料工业 2011年10月
       国家材料腐蚀平台中心可根据用户需求,按照国家标准或行业部门标准,提供材料在自然环境下的腐蚀失效分析、腐蚀室内外相关性、材料和产品寿命评估、材料和产品环境适应性、材料选材和设计等多方面的科技支撑服务。
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