塑料氙灯老化试验的方法、条件及光源研究--p

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塑料氙灯老化试验的方法、条件及光源研究

　　 1　氙灯老化试验的原理。

氙灯老化试验是利用经过滤光器滤过的氙弧灯光，模拟样品在实际使用环境中暴露于日光或窗

玻璃过滤后的日光下发生的自然老化效果，其目的是为了使样品在经受一定的曝露辐射后，使

样品的性能产生一定程度的变化。在自然环境中，太阳光辐射被认为是老化的主要原因，因此

对于人工气候老化和人工曝露辐射而言，模拟太阳光辐射是至关重要的。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 400nm 以下的波长范围或

在规定波长例如 340nm 处的曝露辐照度，并将这些值作为老化参照标准值。精确的模拟气候条

件的各个方面对样品的作用是不可能的，因此氙灯老化试验箱模拟窗玻璃滤过的太阳辐射试验

称为人工辐射曝露。

国家标准 GB/T 16422.2-2014（以下简称国标）中对塑料氙灯老化试验的定义为：塑料试样暴

露于有水分存在的氙弧灯下模拟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。氙弧灯通过滤光器过滤之后，用来模拟日光中紫外区域和可见光区域的光谱能量分

布。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，暴露的条件有：滤光

器、辐照度、光暴露过程中的温度、试样箱中的相对湿度、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。

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产

生，试验过程包括试样表面上辐照度和辐射暴露量的测量。试验结果可将一种已知性能的相似

材料（对照物）与试验样品同时暴露来提供标准比对，也可用试验后的样品与未经试验的样品

进行比对。

　 2　实验室光源的光谱辐照度。

氙灯老化实验室光源由一个或多个有石英封套的氙弧灯组成，其光谱范围包括波长大于 270nm

紫外光、可见光及红外光，氙弧灯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 厚的窗玻璃滤过的光辐射的紫

外和可见光的光谱分布。

为了模拟日光，使用滤光器来滤除短波长的紫外辐射，采用可降低波长 310nm 以下辐照度的滤

光器来模拟透过窗玻璃后的日光，另外使用滤除红外辐射的滤光器可防止对试样产生会引起热

降解的不符合实际状态的加热。国标规定了配置滤光器的氙弧灯的辐照度在紫外波长范围内的

最小限值和最大限值，以配置日光滤光器的氙弧灯为例，要检测一个特定滤光器或滤光器组是

否符合国标要求，应测量 250nm~400nm 的光谱辐照度，然后将每一带宽内的总辐照度相加，

再除以 290nm~400nm 间的总辐照度，得到每一带宽内的光谱辐照度百分比。对于任意的单独

的光谱辐照度分布，每一带宽内计算得到的百分比应在给定的最小限值和最大限值之间，各带

宽计算得到的百分比相加之和为 100%.实验室光源的辐照度要求具有均匀性，样品暴露面上任

意位置的辐照度至少应为该暴露面最高辐照度的 80%,如果不能满足，应对样品进行周期性换

位。

　 3　试验条件的选取。

塑料氙灯老化试验暴露的方式有使用日光滤光器的暴露（人工气候老化）和窗玻璃滤光

器的暴露两种。日光滤光器的暴露周期为 102min 干燥和18min 喷淋，暴露的辐照度分为宽带

300nm~400nm 和窄带340nm 条件下两种。窗玻璃滤光器的暴露周期为持续干燥，暴露的辐照

度分为宽带 300nm~400nm 和窄带420nm 条件下两种。对于温度的控制，国标中规定可以使用

黑标温度计和黑板温度计，黑标温度计适用于仲裁试验，常规试验可使用黑板温度计代替，但

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摘要：

塑料氙灯老化试验的方法、条件及光源研究　　1　氙灯老化试验的原理。氙灯老化试验是利用经过滤光器滤过的氙弧灯光，模拟样品在实际使用环境中暴露于日光或窗玻璃过滤后的日光下发生的自然老化效果，其目的是为了使样品在经受一定的曝露辐射后，使样品的性能产生一定程度的变化。在自然环境中，太阳光辐射被认为是老化的主要原因，因此对于人工气候老化和人工曝露辐射而言，模拟太阳光辐射是至关重要的。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400nm以下的波长范围或在规定波长例如340nm处的曝露辐照度...

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