人工老化测试

人工老化测试

人工老化试验旨在加速材料劣化,并在可控环境条件下,于较短时间内研究材料的性能变化。以下标准定义了人工老化试验设备所使用的参数和条件:

人工老化测试

  • 标准“ISO 16474-1 涂料和清漆——实验室光源暴露方法——第1部分:通用指南”提供了有关暴露方法的选择和操作的信息和通用指南,后续章节将对此进行详细介绍。该标准还描述了用于将涂料和清漆暴露于实验室光源的设备的通用性能要求。这些性能要求的信息适用于人工加速老化或人工加速辐照设备的制造商。

该标准还提供了有关对人工加速风化或人工加速辐射暴露所获得的数据进行解释的信息。

原则上,待测样品在受控环境条件下暴露于实验室光源。所述方法包括测量样品平面辐射和辐射暴露量、指定白色和黑色传感器的温度、室内空气温度以及相对湿度必须满足的要求。

在使用实验室光源对设备进行暴露测试时,必须考虑加速测试条件与被测涂料或清漆实际使用环境的模拟程度。此外,在设置暴露测试并解读人工加速老化或人工加速辐照暴露的结果时,必须考虑加速测试和实际暴露过程中各种因素的影响。

  • 标准“ISO 16474-2 油漆和清漆 - 实验室光源照射方法 - 第 2 部分:氙弧灯”描述了在潮湿环境下将样品暴露于氙弧灯下的方法,以重现材料在其实际最终使用环境中暴露于日光或透过窗玻璃过滤的日光时产生的磨损效果。

样品在受控条件下(温度、湿度和润湿性)暴露于过滤后的氙弧灯下。可使用各种氙弧灯和滤光片组合来满足不同材料的测试要求。样品制备和结果评估在针对特定材料的其他标准中有所规定。对于塑料的氙弧灯照射,适用 ISO 4892-2 标准。

原则上,使用配备合适滤光片并经过适当维护的氙弧灯来模拟日光在紫外线 (UV) 和可见光谱区域的光谱功率分布。

在受控环境条件下,样品会暴露于不同辐射水平(辐射暴露)、高温、相对湿度和水中。暴露条件可根据滤光片、辐射水平、光照期间的温度、光照和黑暗暴露期间的室内空气相对湿度、润湿方式、水温和润湿循环,以及在需要湿度控制的测试条件下光暗循环的时间安排而变化。

人工老化(加速老化)是一种实验室测试方法,用于模拟环境因素对材料的长期影响。通过将样品暴露于强光、高温、高湿以及其他因素下,研究人员和制造商可以在更短的时间内预测塑料、涂料、油漆、木材和纺织品等产品在多年实际使用中的降解情况。

自然风化是一个缓慢的过程,材料会因长期暴露于阳光(尤其是紫外线辐射)、温度波动、湿度、雨水和污染物等因素而逐渐褪色、开裂、粉化、强度下降或变色。人工风化则通过在受控环境中模拟和强化这些应力因素来加速这一过程。

该方法的目的是评估材料的耐久性,改进配方(例如,添加紫外线稳定剂),并确保产品符合汽车零部件、建筑材料或包装等户外应用的标准。

常用设备包括:

  • QUV 房间:使用荧光紫外线灯(通常为 UVA 或 UVB)来模拟有害的阳光射线,并结合冷凝作用来模拟湿度。
  • 氙弧室(例如,天气仪):提供更接近全光谱阳光(包括可见光和红外光)的模拟,并提供喷水功能以模拟下雨。

这些试验箱能够实现精确控制。强烈的紫外线照射、高湿度、喷水和高温循环,可以在几周或几个月内模拟多年的户外环境。

基本方法和标准如下:

  • 荧光紫外线测试(例如,ASTM G154 和 ISO 4892-3 标准):此测试使用短波紫外线灯检测紫外线损伤。它非常适合快速扫描,但可能无法完美模拟阳光。
  • 氙弧测试(例如 ASTM G155 和 ISO 4892-2 标准):该测试可提供与自然阳光最佳的光谱匹配,并用于对涂料和塑料进行高精度预测。

这些循环通常会交替进行光照/开启时间和黑暗、冷凝或喷洒,以模拟白天/黑夜和露水/雨水。

由于污染或生物因素等变量,没有任何人工方法可以完美地复制自然,但通过将实验室结果与特定参考点的室外暴露进行比较,可以建立相关性。

风化作用主要导致光氧化。紫外线会破坏分子键,导致链断裂、交联或羰基形成。可见的变化包括:

  • 变色或泛黄
  • 表面开裂或粉化
  • 亮度损失
  • 机械强度降低

测试前后的样品显示出明显的劣化现象。例如,聚乙烯等聚合物中,未经稳定处理的样品会迅速变脆,而炭黑等添加剂则能提高其耐脆性。

人工老化在以下行业中非常重要:

  • 塑料和聚合物:屋顶材料、外墙覆层或汽车零部件的测试。
  • 涂料和油漆:确保抗褪色性。
  • 纺织品和木材:用于户外家具或露台改造。
  • 文化遗产:模拟石头或文物老化以达到保护目的。

这种方法能够加快产品开发、质量控制和生命周期预测,这对于在恶劣气候条件下对耐用、可持续材料的需求不断增长至关重要。

总之,人工老化有助于弥合实验室效率与实际性能之间的差距,从而制造出更持久耐用的产品,同时减少因环境影响造成的故障。

多年来,凭借我们经验丰富的专业团队,我们始终关注客户需求,提供先进的测试服务,并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此基础上,我们也为企业提供人工老化测试服务。

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