實(shí)驗(yàn)室光老化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)主講：顏景蓮1第1頁，共39頁。內(nèi)容概要老化基本因素試驗(yàn)室老化技術(shù)碳弧燈老化試驗(yàn)第2頁，共39頁。不得不進(jìn)行測(cè)試(規(guī)定要求) ~65%與競(jìng)爭對(duì)手的材料進(jìn)行比較 ~15%

R&D ~10%保修要求/其它 ~10%為什么測(cè)試？第3頁，共39頁。為什么測(cè)試？第4頁，共39頁。為什么測(cè)試？根據(jù)材料性能分級(jí)將新材料與“已知”材料進(jìn)行比較找出可能的失效機(jī)理

評(píng)估表面處理或其它處理方法確定相關(guān)性預(yù)測(cè)產(chǎn)品使用壽命第5頁，共39頁。1.老化基本因素光：質(zhì)量/數(shù)量水：數(shù)量/相態(tài)溫度：數(shù)量/循環(huán)

第6頁，共39頁。UV紫外線295-400nm6.8%Visible可見光400-800nm55.4%IR紅外線800-2450nm37.8%以上數(shù)據(jù)引自CIE出版物85表41.1光能第7頁，共39頁。SolarRegion日光范圍UVAUVBUVCVisibleIRAIRBIRC200280315400800

1400

30001,000,000日光組成第8頁，共39頁。波長越短,光子能量越高。短波可能具備足夠的能量打斷化學(xué)鍵。UV6.8%VIS55.4%NIR37.8%波長(nm)相對(duì)光能250300350400450500550600700800650750E=h=hc/E=Energy光能h=Planck’sConstant普朗克常數(shù)=Frequency頻率c=Velocity光速=Wavelength波長日光輻射第9頁，共39頁。水平面漫射漫射直射日光輻射(總輻射)第10頁，共39頁。1.2水/濕度相態(tài)：氣態(tài)/液態(tài)/固態(tài)物理作用：

水合/脫水過程(氣態(tài)/液態(tài))

結(jié)冰/解凍循環(huán)（固態(tài)/液態(tài)）

侵蝕(液態(tài))

熱沖擊(液態(tài))沖擊(固態(tài))第11頁，共39頁?；瘜W(xué)作用溶劑(氣態(tài)/液態(tài))試劑/水解介質(zhì)(氣態(tài)/液態(tài))pH調(diào)節(jié)劑(氣態(tài)/液態(tài))水/濕度第12頁，共39頁。直接影響熱化作用反應(yīng)速度膨脹/收縮系數(shù)協(xié)同作用試樣溫度最高溫度蒸發(fā)/揮發(fā)1.3熱/溫度第13頁，共39頁。模擬并加速光：質(zhì)量/晝夜循環(huán)水：濕度/降雨/冷凝溫度2.試驗(yàn)室老化技術(shù)第14頁，共39頁。理想特性重復(fù)性重現(xiàn)性獨(dú)立控制各應(yīng)力2.1實(shí)驗(yàn)室老化第15頁，共39頁。基準(zhǔn)日光譜第16頁，共39頁。基準(zhǔn)日光譜第17頁，共39頁?；鶞?zhǔn)日光譜第18頁，共39頁。聚合物敏感波長第19頁，共39頁。2.2實(shí)驗(yàn)室模擬日光碳弧燈紫外光氙弧燈其它光源第20頁，共39頁。碳弧燈封閉式/紫外型碳弧燈開放式/陽光型碳弧燈第21頁，共39頁。碳弧燈與日光光譜第22頁，共39頁。結(jié)論

不能精確模擬自然日光；可作為篩選工具；在一些汽車標(biāo)準(zhǔn)中仍然使用。碳弧燈第23頁，共39頁。熒光燈光源:UVB-313UVB-FS40UVA-340UVA-351紫外光第24頁，共39頁。紫外燈與日光光譜第25頁，共39頁。紫外光源結(jié)論

不能精確模擬自然日光，僅包括紫外部分；可作為材料篩選工具；相關(guān)性較差；第26頁，共39頁。氙弧燈第27頁，共39頁。氙弧燈第28頁，共39頁。氙弧燃燒器氙弧燈組合氙弧燈第29頁，共39頁。波長[納米](W/m2/nm)輻照度

日光紅外吸收涂層/鈉鈣玻璃氙弧燈與日光光譜第30頁，共39頁。氙弧燈結(jié)論精確模擬自然日光獨(dú)立控制應(yīng)力因素良好的重復(fù)性與重現(xiàn)性第31頁，共39頁。要兼顧相關(guān)性與加速性，采取折衷的辦法；試驗(yàn)越快，越有可能不相關(guān)；10或更高的加速因子都是由材料/環(huán)境決定的；沒有通用的相關(guān)因子；相關(guān)因子由經(jīng)驗(yàn)獲得。相關(guān)性第32頁，共39頁。降低相關(guān)性的因素短波曝曬高強(qiáng)度曝曬連續(xù)光照曝曬不真實(shí)的試樣溫度不同顏色材料之間的不真實(shí)/不存在的溫差不真實(shí)/不存在的溫度循環(huán)不真實(shí)/不存在水分分布相關(guān)性第33頁，共39頁。3.碳弧燈老化試驗(yàn)ASTMD750-06橡膠材料的碳弧燈老化試驗(yàn)裝置ASTMD822-01(2006)涂層的開放式碳弧燈試驗(yàn)方法JISA1415-1999聚合物建筑材料暴露于試驗(yàn)室光源的方法JISD0205-1987汽車零部件耐候性試驗(yàn)方法AATCC16-2004.色牢度第34頁，共39頁。試驗(yàn)方法參數(shù)設(shè)備要求弧燈形狀開放式（Sunshine）炭棒極上端/下端銅覆蓋的陽光碳弧放電電壓（V）50（±2%）放電電流（A）60（±2%）樣品轉(zhuǎn)旋架距離（mm）476-482直徑（mm）960旋轉(zhuǎn)速度大約1rpm/min樣品表面的光強(qiáng)度（W/m2）255（±10%）(300-700nm)78（±10%）(300-400nm)玻璃濾鏡透光率205nm≤1%；302nm≥68％；375～700nm≥90%運(yùn)行條件黑板溫度計(jì)溫度控制（℃）83±363±3(或者83±3)新鮮水噴淋條件壓力（kPa）沒有噴淋規(guī)范78-127流速（ml/min）2100±100噴淋時(shí)間60min光照中的12min噴淋運(yùn)行周期持續(xù)光照持續(xù)光照，2000hJISD0205-1987第35頁，共39頁。準(zhǔn)備：標(biāo)識(shí)樣品，初始測(cè)量，平板形，尺寸：70×150mm。安裝：樣品安裝在夾具上，應(yīng)當(dāng)不承受任何應(yīng)力。暴露：試驗(yàn)前應(yīng)確定試驗(yàn)箱能夠按照并維持規(guī)定條件運(yùn)行。調(diào)整：每20小時(shí)調(diào)整一次樣品位置。移出：在規(guī)定的時(shí)間之后，應(yīng)當(dāng)移出樣品，并盡快按照進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)量。維護(hù)：定時(shí)更換和清洗氙弧燈、更換和清洗濾管。測(cè)試步驟第36頁，共39頁。表面狀況應(yīng)當(dāng)對(duì)樣品的暴露面進(jìn)行外觀缺陷的檢查（如裂紋、粉化、污點(diǎn)、剝落以及開裂）。變色對(duì)于非單色或者紋理材料，將樣品顏色對(duì)比與灰度標(biāo)尺之間對(duì)照進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于單一顏色樣品，測(cè)定顏色，計(jì)算實(shí)驗(yàn)前后色差。光澤測(cè)定試驗(yàn)前后的光澤，并計(jì)算光澤保持率。123評(píng)價(jià)方法第37頁，共39頁。謝謝！第38頁，共39頁。內(nèi)容梗概實(shí)驗(yàn)室光老化實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。不得不進(jìn)行測(cè)試(規(guī)定要求) ~65%。R&D ~10%。保修要求/其它 ~10%。將新材料與“已知”材料進(jìn)行比較。日光范圍。1,000,000。E=h=hc/。E=Energy光能。h=Planck’sConstant普朗克常數(shù)。=Wavelength波長。試劑/水解介質(zhì)(氣態(tài)/液態(tài))。水：濕度/降雨/冷凝。(W/m2/nm)。10或更高的加速因子都是由材料/環(huán)境決定的。不同顏色材料之間的不真實(shí)/不存在的溫差。不真實(shí)/不存在的溫度循環(huán)。不真實(shí)/不存在水分分布。ASTMD750-06橡膠材料的碳弧燈老化試驗(yàn)裝置。ASTMD822-01(2006)涂層的開放式碳弧燈試驗(yàn)方法。JISA1415-1999聚合物建筑材料暴露于試驗(yàn)室