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关于氙灯老化测试详解 发布时间:2018-06-22   浏览量:2486次

1、什么是氙灯老化?氙灯老化测试的意义?

氙灯光源是利用氙气放电而发光的电光源。氙灯光源按照灯泡结构分类分为长弧氙灯和短弧氙灯,按照照射方式不同可分为内照式光源和外照式光源。氙灯光源应用领域非常广泛,各类的光催化实验,例如光解水制氢、光降解污染物;模拟日光可见光加速实验;各类模拟日光紫外波段加速实验等研究。

氙灯老化测试是指采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波,可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验的测试。氙灯老化测试可用于研究新材料的选择、改进现有材料或评估材料组成变化后耐用性的变化;可以很好的模拟在不同环境条件下,材料暴露在阳光下所产生的变化。

2、氙灯老化测试的相关标准有哪些?

GB/T 1865-2009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

GB/T 2423.24-2013环境试验 第2部分:试验方法 试验Sa:模拟地面上的太阳辐射及其试验导则

GB/T 16422.2-2014塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分:氙弧灯

ISO 4892-2:2013塑料 暴露于实验室光源的方法 2部分氙弧灯

ISO 11341:2004色漆和清漆 模拟气候及辐射暴晒(氙弧灯)

ISO 105 B04:1994纺织品 色牢度试验 B04部分耐气候影响色牢度 氙弧变色灯试验

ASTM D1148-2013橡胶变质的标准试验方法 浅颜色表面的紫外线(UV)或紫外/可见光辐射及热暴露变色

ASTM G155-2013非金属材料曝光用氙弧光设备操作规程

ASTM D2565-2016室外用塑料氙弧灯暴露规程

ASTM D4459-2012塑料氙弧灯老化测试

ASTM D6695-2016室内用塑料氙弧曝光的标准实施规程

ASTM D3424-11印刷品相对耐光性和耐候性评定的标准实施规程

ASTM D4355-142018)氙弧型仪器中曝光于光、湿气和热的土工布损坏用标准试验方法

UL 1581-2001 REV.3:2008塑料氙灯老化测试 

AATCC 169-2003纺织品老化测试

3、氙灯老化测试要点总结

(1)GB/T 1865-2009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

适用范围: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在老化前、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。

试验原理:1)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曝露辐射,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(对比试样)性能相比较,或者与同时曝露的性能已知的涂层(参比样)相比较。2)自然气候中,太阳光辐射被认为是涂层老化的主要原因,窗玻璃下的曝露辐射原理是相同的。因此对于人工气候老化和人工曝露辐射面言,模拟太阳光辐射是至关重要的。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,分别模拟太阳辅射的紫外和可见光的光谱分布(方法1)、模拟3 mm厚的窗玻璃滤过后太阳辆射的紫外和可见光的光谱分布(方法2)3)两种光谱的能量分布是描述滤光器滤过的光辐射在低于400nm波长紫外光范围的辐照度值和允许的偏差,此外CIE No.85中有放长至800 nm的辐照度标准(见附录B),因为只在该范围内,氙弧辐射能更好地模拟太阳辐射。4)曝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。因此不仅要计量曝露的时间,而且要测量400 nm以下的波长范围内或在规定波长例如340nm处的曝露辐射能,并将这些值作为涂层老化的参照值。5)精确的模拟气候条件的各个方面对涂层的作用是不可能的。 因此,在本标准中用人工老化的术语来区别自然气候老化、本标准中提到的模拟窗玻璃滤过的阳辐射试验称为人工辐射曝露。

试验设备:试验箱、辐射源和过滤系统、试验箱体调节系统、润湿样板的装置、样板架、黑标准/黑板温度计、辐射量测定仪

试验结果评定:对试验样板指定性能的检测

(2)GB/T 2423.24-2013环境试验 第2部分:试验方法 试验Sa:模拟地面上的太阳辐射及其试验导则

适用范围:本部分提供对设备或部件在太阳辐射条件下试验的指导试验目的是为了检查设备或部件受太阳辐射影响的程度综合试验的方法可检测电、机械或其他物理性能的变化。

试验概述:

程序A-周期24h8h照射,16h黑暗,按要求重复。每周期的总辐照量为8.96 kW·h/m2,约相当于最严酷的自然条件。当主要关注热效应时宜规定采用程序A

程序B-周期24h20h照射4h黑暗,按要求重复每周期的总辐照最为22.4 kW·h/m2当主要关注劣化效应时,适用本程序。

程序C-按要求连续光照一个简化的试验,适用于循环热应力不重要且只评价光化学效应的情况,还用于评价热容量小的试验样品的热效应。

试验结果评定:试验样品应进行相关规范的目视、尺寸和功能检查

(3)GB/T 16422.2-2014塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分:氙弧灯

适用范围:本部分规定了塑料试样暴露于有水分存在的氙弧灯下的试验方法该方法用于模拟材料在实际使用环境中暴露于日光或窗玻璃过滤后日光下发生的自然老化效果试样在可控条件(温度、湿度和/或润湿)下暴露于经过滤后的氙弧光源下并通过不同类型氙弧灯光源与滤光器组合来满足不同试验需要。

试验原理:1)配备了合适滤光器的氙弧灯在维护适当时,用来模拟日光中紫外区域和可见光区城的光谱能量分布。2)试样暴露于不同等级的光、热、相对湿度以及水的可控环境条件中。3)暴露条件因这些选择(滤光器、辐照度、光暴露过程中的温度、当暴露条件需控制温度时,在光照和暗周期过程中试验箱的空气相对湿度、试样润湿方式、水温和润湿周期、光照和暗周期的相对时间长度)而变化。4)润湿通常由采用去离子水喷洒试样、将试样浸入水中或在暴露试样的表面凝结水气三种方式。5)试验过程可包括试样表面上辐照度和辐射暴露量的测量。6)建议将一种已知性能的相似材料(对照物)与试验试样同时暴露来提供标准比对。7)在不同设备中暴露的试样结果不宜进行比较,除非在用于特定材料暴露的设备间已建立适当的统计学关系。

试验步骤:

1)在每个暴露试验中,建议每种被测材料至少暴露三个试样以便对结果进行统计学评估。

2)试样的安装。将试样以不受任何应力的方式固定在设备中的试样架上。每个试样应作不易消除的标记,此标记的位置不应影响后续的试验。为了检查方便,可以设计试样放置的布置图。如有需要,对用来测定色差和外观变化的试样,可在试验过程中用不透明的遮盖物来遮住试样的一部分,以比较暴露面和非暴露面。这有利于检查试验进程,但试验数据应通过与避光保存试样的对比得到。

3)暴露。在试验箱内放置试样前,确保设备在要求的条件下运行。按选定的暴露条件对设备进行设置,使其按需要的循环次数持续运行。在整个暴露过程中维持试验条件不变。应尽量减少设备检修和试样检查引起的试验中新。

4)辐照暴露的测量。如果需要,安装辐照仪测量试样暴露面的辐照度。

进行辐照暴露时,暴露间隔以暴露面单位面积上所受辐照能量来表示,当波长范围为300 nm~400nm时,单位为焦耳每平方米(J/m2)或者当波长为一选定值时(:340 nm),单位为焦耳每平方米纳米。

5)暴露后性能变化的测定

ISO 4582的规定进行性能变化的判定


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