標準（zhǔn）介紹：防腐塗層人工（gōng）老化（huà）（耐候性）試驗方法

豆奶影院儀器/4000711808

1定義、目的及意義  

 防腐（fǔ）塗層的人工老（lǎo）化試驗是耐（nài）候性試驗的重要組成部分（fèn）之一。耐候性試驗是指防腐塗層（也包括各種材（cái）料，尤其是以聚合物為基礎的各種人工合成材料，這（zhè）裏以防腐塗層代表）抵抗陽光、潮濕、雨、露風、霜等霜等氣候條件的破壞作用而保持原性能的能力。

 防腐（fǔ）塗（tú）層在實際使用的過（guò）程中受（shòu）到各種自然環（huán）境因素（sù）的（de）作用（yòng），造成其物理化學和機械性能發生不可逆的變化並zui終導致防腐塗層破壞的現象，稱為防腐（fǔ）塗層老（lǎo）化。常見的防腐塗層老化的現象有：變色（褪色）、失光（guāng）、粉化、起泡、生鏽、裂紋、剝落等。由於塗料的質（zhì）量除了取決（jué）於各項物理性能指標外，更重要的（de）是其使用壽命，即塗料本身（shēn）對大氣的（de）耐久（jiǔ）性。這種耐候性zui能體現塗料的真正實用價值，是該（gāi）塗料各種技術（shù）指標（biāo）的綜合表現，故對塗料進行耐候性試（shì）驗是十分必要的。防腐塗層（céng）耐候性試驗分天（tiān）然老化試驗和人工氣候老化試驗（yàn）兩種，天然老（lǎo）化試驗是將樣板曝露於戶外自然條件（jiàn）下，觀察防腐塗層（céng）性能逐（zhú）漸發生（shēng）的變化，而人（rén）工氣候老化試驗是將把樣板放在能模（mó）擬戶外諸影響因素的人工氣候老化機中曝露，觀（guān）察防腐塗層性能逐漸發生的變化。  

 2檢驗方法介紹  

 由於塗層zui終是在（zài）自然環境下使用，所以自然氣候曝露試驗（天然老化試（shì）驗）是評估樣板真實耐久性（xìng）的（de）zui可靠方法，也是發展（zhǎn）可靠的實驗室加速（sù）老化技術依據和參照係統。所以（yǐ）需要先了解自然氣候（hòu）曝露試（shì）驗，也稱戶外曝（pù）露試（shì）驗的概況。  

 2.1自然氣（qì）候曝露（lù）試驗原理  

 自然氣候曝（pù）露試驗（yàn）（天然老化試驗）指在各種自（zì）然環（huán）境下研究大氣各種因素對防腐塗層所起的老化（huà）破壞作（zuò）用，通過對試（shì）驗期（qī）間及試驗結束（shù）後樣板（bǎn）的外觀檢查以評（píng）定其耐久性，也可以在曝曬過程中或曝曬結束後進行防腐塗層的（de）物理機械性能的測試。試驗根據大氣種類可分為普通大氣、工業大氣和海洋性大氣；根據氣候特征可分為寒冷氣候、寒溫高原氣候（hòu）、亞濕（shī）熱氣候、亞濕熱工業氣候（hòu）、濕熱氣候、幹熱氣候等。而曝露方法又可分為朝南（nán）45℃、當地緯度、垂直（zhí）緯度及水平曝露等。目前上通行的（de）典型氣候條（tiáo）件為（wéi）美國（guó）的佛羅裏達亞熱帶氣候和亞（yà）利桑（sāng）那（nà）沙（shā）漠氣候，這裏均（jun1）建有（yǒu）世界zui大的曝曬場。這是因為位於美國南部的佛羅裏達具有：光照強、強紫外線、潮濕時間長、濕度大、氣候嚴酷的特點。而亞利桑那沙漠氣候是：高熱、紫外線強、低濕度。與佛（fó）羅裏達比較，年光照要高20%，zui高氣溫要高15ºC，zui高黑板溫度要高20ºC，而（ér）且日溫差也相當大。我國（guó）與美（měi）國緯度相近以上兩個氣候條件有相當的參考價值。

 2.1．1天然曝（pù）曬（shài）場的（de）建立：  

 曝曬場應建立在平坦、空曠的地方，周圍無高大（dà）障礙物，使樣板能充分受到該地區各種大氣（qì）因素的作用，附近應無工廠煙囪和能散發大量腐蝕性氣體的設施，以（yǐ）避免局部嚴重汙染（rǎn）的（de）影響。鹽（yán）霧氣候曝曬場應建在海（hǎi）邊或海島島上。曝曬場應具有必需的氣象觀測沒備和（hé）各種樣板塗（tú）層檢查儀器及洗手池、上下水、照明電燈設（shè）施。氣象資料的觀測設備應視曝曬場環境、規（guī）模和人力、財力（lì）而定，若臨（lín）近有氣象台（站）者，可直接采用當地氣象台（站）的數據。氣象資料主要包括：氣溫、濕（shī）度、日照時效、太陽輻射量、降雨量（liàng）、風速、風向等。曝曬架應采用不影響試驗結果的材料製成，如木材、鋁合金、或經塗刷防腐塗料的鋼材製成，其結構力求堅固耐用，經得起當地（dì）zui大風力吹刮（guā），並能自動調節（jiē）曝曬角度。  

 2．1.2樣（yàng）板的檢查方法

 GB／T9276-1996中規定以年和月作為曝露試驗的時間單位，如無特殊規定，投試三十月內每半（bàn）個月檢查一次，三個月後（hòu）至一年，每月檢查一次，超過一年後，每三個月檢查一次。由於塗料品種的要求不同以及（jí）曝曬地區破（pò）壞速度的不（bú）同，檢查周期可根據情況適當變更：規定的檢查項目包括失光、變色、裂紋、起泡、斑（bān）點、生鏽、泛金、沾汙、長黴和脫落等。檢查方法主要有儀器法和目測法兩種（zhǒng），其（qí）中光澤和（hé）顏色測試，可按GB/T9754、GB／T9761和（hé）GB/T11186．2進行，塗層的老化評價按GB／T9277進行。  

 2．1．3影響自然氣候曝露試驗（yàn）結果的（de）因素（sù）

 2．1．3．1氣候  

 我國國土麵積廣大．氣候類型複雜，從南到北、從東到西氣候條件均不一樣，往往同（tóng）一個塗料（liào）配方在不同地區使用其性能差異很大。如：同樣的醇酸樣品采用同樣的施工工藝，經同時在天津、上海、武漢（hàn）、重（chóng）慶、廣州、海南島等地進行曝曬，可發現天津的樣（yàng）板破壞zui慢，武漢、上海居中，重慶（qìng）、廣州、海南島等地破壞zui快（kuài），而在重慶、廣州、海南島等（děng）地中又以海南（nán）島（dǎo）的樣板破壞zui厲害。而海南島的氣候條件非常類似典型的佛羅裏達（dá）亞熱帶氣候條件。  

 2．1．3．2季節  

 樣（yàng）品的耐候性試驗結果除與氣候、地區有關外，曝曬季節對其影（yǐng）響也（yě）很（hěn）大。春夏秋冬（dōng）四個季節，就對樣板防腐塗層破（pò）壞zui大的紫外光輻射（shè）來講，春季、夏季的紫外光輻射強度以及（jí）平（píng）均日照均遠遠超出秋、冬兩個季（jì）節。正因為季節不同，樣板經曆的（de）氣候條件不同，因此防腐塗層的破壞也不同（tóng）。對於自幹（gàn）型的塗料，在春季曝曬時，由於（yú）防腐塗層尚（shàng）未*堅實，就受到溫差的（de）急劇變化而引起防腐塗層變（biàn）形；接著在夏季又遭受到強烈的紫外光照射或大量的雨水侵蝕而進一步造（zào）成破壞。在秋季曝曬時，由於氣溫較平穩，紫外光也日趨下降，致使新塗的防腐塗層能有一段繼續堅硬的過程，從而經得起來年的大氣破壞作用。實際試驗也證實廠（chǎng）這點：春季曬板破壞zui快，秋季曬板破壞zui慢，其順序是：春＞夏＞冬（dōng）＞秋。即：樣板曝露試驗（yàn）的結果（guǒ）隨投試季節（jiē）的不同而異。  

 2．1．3．4曝曬角  

 曝曬角度對塗料的耐久性影響也是需要考慮的，因為在大（dà）氣老化中，光是一（yī）個（gè）zui重要的因素，因此應該盡量設法以zui合適的角度來zui大限度地利用（yòng）太陽（yáng）能（néng）。經試驗發現在（zài）短期曝曬過程中及為了加速樣品的破壞，每年的上（shàng）半年可采用春、夏（xià）季zui熱角度（dù）（￠-25°，其（qí）中￠為當地緯度）；下半年（nián）可調節成秋（qiū）、冬季zui熱角度（0．893￠+24°）；這樣（yàng）易於快速地獲得天然曝曬試（shì）驗結果。對於需要連續曝曬幾年或因條件所限而不考慮來回調整（zhěng）角度的，則應采取當地緯度（￠）zui為適宜，以使樣品比其他（tā）角度能受到更（gèng）多的和更長的（de）時間光照。  

 2．2人工氣候老化和人工輻射曝露試驗  

 2．2．1人工氣候老化和人工輻（fú）射曝露試（shì）驗原理

 自然氣候曝露試驗雖可真實反映（yìng）某地區某階段的環境條件對材料和產品（pǐn）的影響（xiǎng），但它會（huì）受到試驗條件諸多不確定因素的影響。即：自然環境隨季節、氣象（xiàng）、地理、地形的變化其自（zì）然曝曬的影響也隨之（zhī）變化，更主要因為樣板試驗周期太長，出於經濟、競爭及縮短老化試驗周期需要的考慮，許多產品（pǐn）標準中均規（guī）定（dìng）了人工氣（qì）候（hòu）老（lǎo）化試驗來考核其耐候性能。人工氣候老化試驗是基於大量自然氣（qì）候曝露試（shì）驗的結（jié）果中找（zhǎo）出的規律，找（zhǎo）出氣候（hòu）變化因素與塗層破壞之間（jiān）的關（guān）係，目的（de）是（shì）在實驗室內模擬自然氣候作用或在（窗）玻璃下試驗所發生的老化過程。與自然（rán）氣候老化相比，人工氣（qì）候老化僅涉及了幾個有限的因素（太陽光、濕氣、熱），這些因素易於控製及強化從而起到加（jiā）速老化試驗的作用，並通過對試驗期間（jiān）及（jí）試驗結束後的樣板的觀（guān）察來評定其耐候性。但對空氣汙染、生物侵蝕、和（hé）鹽霧暴露造（zào）成的破壞無意模（mó）擬。

 正確的人工模擬設備主要應有以下幾點必須注（zhù）意：

 a.與戶外環境匹配

 b.不改變降解機（jī）理,與戶外暴曬具有相關性

 c.可重複性和可再現性

 e.要素的獨立控製

 f.與真實時間相比（bǐ）具有加速性  

 2．2．2試（shì）驗中的有關因素

 2．2．2．1光源

 從（cóng）國內外已有的試驗（yàn）來看，太陽光是塗層老（lǎo）化中的（de）一個很重（chóng）要（yào）的因素。太陽光的光（guāng）譜（pǔ）主要可分為紫外線區、可見光區、紅外線區三個區域；經測定在晴天赤道正午海平麵的太陽輻（fú）照能分布如下：  

 表1太陽輻照能的分布

 如上表所示：紫外線區的光（guāng）譜分（fèn）布雖然很（hěn）窄，並且輻射能（néng）量也僅占太陽總能量（liàng）的（de）5~7％左右，但經試驗表明該區域的破壞力zui大（dà），是造成聚合物老（lǎo）化的主要原因。這正驗證了（le）光能量隨波長減小而破壞力增大的理論。許（xǔ）多材料在該區域（yù）遭（zāo）受（shòu）破（pò）壞zui快，會產生輻射（shè）分解即降解。其（qí）原因是絕大多數的聚合物經能量較大的紫外線輻射後會受到光氧化的影響，當一個分子所吸收的能量大於其鍵能時即產（chǎn）生降解，斷鏈。防腐塗層在該區域（yù）經紫外線輻射後易產生粉化、失光及變色（顏色變深/褪色）等現象。所以現行更加新的標準均把光輻照度的控製點放在太陽（yáng）光的紫（zǐ）外光340nm附（fù）近。（地球表麵太陽光的紫外線截止（zhǐ）點為295nm。）而不是以前對整個太陽光譜的（de）輻照度進行控製和計（jì）量。

 2．2．2．2溫度  

 由於光（guāng）的作（zuò）用總是伴隨著溫度的上升，因此溫度的（de）升高也是促使防腐塗層老化的（de）一個重要因素。通常（cháng）的防腐塗層的熱老化，主（zhǔ）要是由於交（jiāo）聯過程及聚合物分子鏈的破（pò）壞；交聯的結果，產生了（le）立體結（jié）構使防腐塗層變硬（yìng）、變脆、失去彈性；而分子鏈破壞的結果使大分子鏈斷裂，減少了分（fèn）子長度和分子量，形成了遊離基團，表現為發軟、發粘（zhān）。粗略（luè）的估計，溫度升高10攝氏度（dù），化學反應速度會提高兩（liǎng）倍。但光化學（xué）反應不是通常的簡（jiǎn）單的一步（bù）反應，zui初的光化學反應不受熱量（liàng）影響，第二步反應受（shòu）熱量影響（xiǎng）。其影響比單純熱老化更為重（chóng）要。在人工氣候老化試（shì）驗中，一定的溫度配合（hé）周（zhōu）期性的降雨（yǔ），造成頻繁的交變溫度，因為這將使塗層（céng）與底（dǐ）材發生不斷（duàn）的膨脹與收縮，就可導致塗層中（zhōng）形成很大的應力；在大多數情況下，防腐塗層組成的體係中含有成份和結構不同的物質：底漆、中間漆、色漆、麵漆，因此在受溫度交變作用時（shí）由於在各（gè）塗層中的應力有所不同，再加以（yǐ）具有一定波長的強烈光照，很（hěn）容（róng）易造成防腐塗層的開裂。  

 2．2．2．3濕度  

 在大氣中曝露，防腐塗層實際（jì）上是長時期保持在濕潤狀（zhuàng）態下，尤其（qí）是濕熱帶地區更是如此。濕氣（qì）的影響也很複雜，主要有：化學（xué）反應、物（wù）理效應（yīng）、侵蝕、吸收/凍（dòng）結-融解（jiě）及熱衝擊等。在高濕（shī）度條件下，水分迅速向防腐塗層內部滲透，防腐塗層會因吸收（shōu）水分而引起溶解或溶漲，體積發生變化（huà），或使防腐塗層中的水溶性物質溶解出來，當在日光下尤其是紫外光的照射下其體積（jī）迅速膨脹，結構受到破壞或（huò）加快了光化學變化的作用，易產（chǎn）生起泡、生（shēng）鏽直至脫落，特別（bié）要提的是露（lù）水由於富含氧，且在塗（tú）層表麵停留時間遠較雨水長，造（zào）成戶外潮濕的主（zhǔ）要原（yuán）因是露而不（bú）是（shì）雨。  

 2．2．2．4氧氣  

 防腐塗層中（zhōng）的聚合物由於日光和氧氣的相互（hù）作用，即所（suǒ）謂（wèi）的日光（guāng）氧（yǎng）化會使防腐塗層（céng）產（chǎn）生孔隙，會引起防腐塗層表麵氧化而導致其顏色及物理性能的變化，產生失光及裂（liè）紋。  

 2．2．2．5綜（zōng）合因素

 同時出現多種破壞因素形成的合力即為（wéi）綜合破壞（huài）因素，其（qí）破壞力（lì）超過單個因（yīn）素的總和。這將造成塗層中聚合物的穩（wěn）定性下降，引起各種助劑的蒸發、轉移，直至（zhì）失效而造成破壞。

 3．人工氣候老化設備  

 為了模擬自然界中各種（zhǒng）氣候因素以便在實驗室內創造出所謂人工氣候，並能達到（dào）加速試（shì）驗的目的，一般采（cǎi）用人工氣（qì）候老化試驗機進行試驗。  

 3．1．人工氣候老化試驗設備分類

 根據所采用的光源，人工氣候老化試驗機可分為紫外（wài）碳弧型、陽光（guāng）碳弧型、紫外熒光（guāng）燈型、氙弧燈型及金屬鹵（lǔ）素燈（dēng）型等。  

 紫外碳弧型裝置（1918年發明）是利用在儀器內上下（xià）兩部分碳棒之間加（jiā）入適當的電壓（yā）、電流發生電弧所產（chǎn）生的較大能量可（kě）發出連續（xù）光譜的紫外光。缺點是：光譜的不（bú）足，難維（wéi）護，需水噴淋降溫，也不能校正（zhèng）。  

 陽光碳弧（hú）裝（zhuāng）置（1933年發明）區別在於其碳（tàn）棒中含有（yǒu）某種特殊金屬元素，故發（fā）出的光譜能量分布（bù）較為接近日光。但陽光碳弧裝置短波紫外線太強，地球（qiú）表麵的太陽光裏（lǐ）又沒（méi）有，破壞加速了，但與真實環境不符。長波紫外線和可見光（guāng）與日光（guāng）相差仍較大，不能校（xiào）正，高維護成本，需水噴淋降溫，主要在日本應用。  

 氙弧燈裝置（1954年（nián）發明）是一種由內充有高純度氙（xiān）氣（qì）的弧光（guāng）放電燈為光源的裝置，該燈管由一根透明的石英玻（bō）璃管製成，兩（liǎng）端各封接有一個金（jīn）屬電極（jí），當電極之間（jiān）加入適當的高電壓並經（jīng）過濾光片過（guò）濾（lǜ）後會產生一種更為接近太陽光的光譜，通過儀器調整輻射量而光譜基（jī）本不變且操作也較碳弧型簡（jiǎn）單。鑒於上述原因，目前許多標準，如IS011341、GB／T1865-1997規定將氙燈型人工（gōng）氣候老化機作為該試驗標準的試驗（yàn）儀器（qì）。該裝置（zhì）分為水冷和風冷型，結構上分為樣板固定和旋（xuán）轉式。新的標準已不要求使用（yòng）哪（nǎ）種形式，氙弧燈裝置與戶外暴曬的相關性（xìng）較好，特別是要求了（le）解光照導致顏色變化的人工老化（huà）試驗都（dōu）應該采用（yòng）氙燈型人工氣候老化機（jī），當然，氙燈型人工氣候老化機的投資和運（yùn）行費用都是較高的。盡（jìn）管低（dī）於陽光碳弧裝置許（xǔ）多。

 紫外熒光燈型（xíng）（1970年發（fā）明）是一種利用低（dī）壓汞蒸氣（qì）弧光放電激發熒光物質而產生紫外光輻射的（de）裝置（zhì）（Q8/UV老化箱），該（gāi）能在相（xiàng）對較窄的波長間隔（gé）內產生連續的光譜。通常分布成（chéng）弱峰。其光源主要分為UVA（340）和（hé）UVB（313）。340，313表示發射峰的波長特性（以nm表示）。其中UVA燈管從300~340nm與日（rì）光有（yǒu）*的相符性。UVB燈管的光譜分布，其峰接近313nm處的汞線。它們（men）發出大量波長低於300nm的射線（xiàn），正好位於太陽光線的波長範（fàn）圍外，這樣（yàng）就導（dǎo）致了戶外不會出現的老化過程（chéng）的發生（shēng），即會引起塗層的非自然光（guāng）化學變化。使用要經有關（guān）方麵商（shāng）定。紫外（wài）熒光燈型幾乎沒有可見光部（bù）分，可見光（guāng）部分（400~700nm）雖然對聚合物的降解影（yǐng）響不大，但許多顏料的退色受（shòu）可見光影響，所以涉及（jí）顏色變化的老化試驗建議不用該方法（fǎ）。但是（shì）由於它具有加（jiā）速性較好，光譜穩定，模（mó）擬露水侵蝕簡便。相對氙弧燈裝置，又有低的價格、極低的運行（háng）成本和維護成本（běn），操作簡單，校準（zhǔn）方便。所以得到廣泛的應用（yòng）。

 3．2氙燈型（xíng）人工氣候（hòu）老化試驗（yàn）設備  

 氙燈型人工氣候老化試驗箱應由耐腐蝕材料製成，其內裝置包括有濾光係統的輻（fú）射源、溫濕度調（diào）節係統、樣板架、黑（hēi）標準溫（wēn）度計、輻照度測定（dìng）儀等。近年來（lái）由於世界上高科技在各個領域中（zhōng）的推廣應用，人工氣候老化機的裝備水平也得到了進一步的提高，世界（jiè）一些的人工氣（qì）候老化機（jī）生產（chǎn）廠在十年間使老化機經曆了幾次升級換代。不（bú）僅能更為有效地（dì）模擬（nǐ）戶外氣候（hòu）的多種特性，如（rú）：模擬太陽的光譜分布、適應各類標準選擇的濾光器組合（hé）、恒（héng）定的黑標準溫度、箱體溫度、濕度（dù）、降雨、黑暗、凝露、一個太陽／二個（gè）太陽的輻射量（liàng）等。而且自動化程度也大大提高，可內存多種、歐洲、美國、日本等工業產品（塗料、汽車部（bù）件、塑料、紡織品等）耐人（rén）工氣候老化（huà）試驗標準，還可自（zì）行設定多種用戶試驗程序（xù），儀器執行標準的準確性及試驗數據（jù）的重（chóng）複性（xìng）也不斷提高。氙燈型人工氣候老化試（shì）驗設備能zui接近的（de）模擬太陽光的光譜，所以盡管運行費用很高（gāo），大多數用戶還是需要用氙燈型人（rén）工氣候（hòu）老化（huà）試（shì）驗機做出的試驗結果來預測未來產品的耐候性能力。特別是對材料顏色耐候性能力的判斷，一定要用氙燈型（xíng）人工氣候老（lǎo）化（huà）試驗機來做。  

 3．2．1氙（xiān）燈型老化機的結構  

 氙弧燈是特大功率的（de）發光光源，從1000瓦特到5000瓦特。大量的紅（hóng）外線發射將導致試樣溫度很快上升。燈管本身溫度（dù）也很高。所（suǒ）以從燈管冷卻的方式，氙燈型老化（huà）機（jī）可分（fèn）為水冷式和風冷式，為（wéi）充分利（lì）用燈管的輻射資源，一般會將試樣放（fàng）在（zài）燈（dēng）管（guǎn）的周圍圍一圈。並做（zuò）成可旋轉的結構。稱為旋轉鼓式。而將（jiāng）樣品放在平麵上，燈管布置在試（shì）驗箱體上部的結構稱之（zhī）為平麵排（pái）列式，水冷式（shì）氙燈型老化機可以讓（ràng）燈管工作（zuò）在很高的功（gōng）率下，有較高（gāo）的效率，但水冷卻（què）係統需水（shuǐ）、電、光路隔離，結構（gòu）複雜，對冷卻用去離子（zǐ）水的要求也很高，導致水（shuǐ）冷式氙燈老化機售價很高。風冷式氙燈型老化機相反，結構簡單（dān）了，但光效率較（jiào）低，售價也（yě）相對低一些（xiē）。目前新的標準對老化機的（de）結構已（yǐ）無要求。  

 3．2．2氙燈輻照光譜的過濾  

 由於氙燈光譜（pǔ）有大量的脈衝波峰，所以要經過過濾後才可獲得接近日光（guāng）的光譜。氙燈型老化機常見的濾光片（piàn）組合及適用範圍見表2：  

 表2常（cháng）見的濾光片組合及適用範圍

 如表2所示，通過（guò）不同濾光片的組合可以得到多種戶內外條件模擬試驗，不同的（de）組合會產生不同（tóng）的光譜及輻射強（qiáng）度（dù），可引起試（shì）驗結果的明顯不同。濾光（guāng）器的老化可導致氙弧燈的紫外發射（shè）明顯減少，必須（xū）嚴格按照儀（yí）器的規定定（dìng）期更換內外濾光片。另外，濾光器（qì）上的沉（chén）積物及其他殘留物也能影響濾光器（qì）的透過率，因此應定期清（qīng）洗濾光器。  

 3．2．3輻照強度和控製點  

 輻照度是指照射在平麵上光能的比（bǐ）率（lǜ）。一台耐候性試驗箱必須控製光的輻照強度，以達到加速實驗和重現（xiàn）試驗結果的目的。光輻照度的變化（huà）會影響材料質量惡化的速（sù）度，而光波波長的變化（例如光譜的能（néng）量分（fèn）布）則（zé）同時會對材料（liào）退化的速度和類型產生影晌。通過控製光的（de）輻照強度可以保持與實（shí）際相符的（de）測試條件（jiàn）。

 氙燈型老化（huà）機一（yī）般都有輻照（zhào）強度的反饋控製係統，控製量大多以340nm（戶外輻射暴露）或420nm（透過窗（chuāng）玻璃暴露）為控（kòng）製點，當輻照強度穩定控製在0.68W/m2/nm時，試驗機的輻（fú）照強度大致相當於夏季正午太陽直射時的強度。增加輻照強度有時可（kě）以加速老化速度，但是對有的材料效果卻不（bú）一定明顯，提高老化速度有時會（huì）與真實情況不符。需要參照自然氣（qì）候曝露對比試驗，才能得到正確的結果。  

 3．2．4溫度和濕（shī）度控製  

 光能輻射到試板提高了（le）試板的溫度。不同的（de）顏色因吸收的能量不同，溫升也不（bú）一樣，顏色越深溫（wēn）度越高，黑色zui高，白色（sè）zui低。通常，老化試驗機使用標（biāo）準黑體溫度統一受照射物表麵溫度，也（yě）稱（chēng）黑板（bǎn）溫度。黑（hēi）板溫度傳感器是內部裝（zhuāng）有溫度敏感元件的導熱板，其表麵塗有能吸收波長2500nm以內全（quán）部入射的（de）輻（fú）射光（guāng）的93%、有良好耐老化性能的平整黑色塗料、背麵與試板放在同一導熱麵上。儀器通過控製吹過試樣表麵（miàn）的外（wài）部冷空氣調（diào）節黑板溫度傳感器的溫度，使之穩定在（zài）60℃左右。由於背（bèi）麵底板（bǎn）的導熱和均熱作（zuò）用，其他試樣也（yě）將會處於接近該溫度的（de）狀態。特殊應用情況下，也有以（yǐ）絕緣黑體溫度（傳（chuán）感器四周與底部有隔（gé）熱材料）、白板溫度作為試驗試樣的溫（wēn）度控製目標。而箱體氣體溫度作（zuò）為間（jiān）接的溫度環境儀器也會設置控（kòng）製係統作為下級控製（zhì）對象。  

 通常溫度升高10攝氏度，化學反應（yīng）速度（dù）會提高兩倍。但光化學反應不是通常的簡（jiǎn）單的一步反應，zui初的光化學反應（yīng）不受熱量（liàng）影響，而第二步反應要受熱量影響。增加溫度（dù）一般可以加速老（lǎo）化速度，但是（shì）對有的材料效果卻不一定明（míng）顯，所以，通過提高（gāo）溫度加速老化速度，有時也會與真實情（qíng）況不符。所以既要提高老化速度，又（yòu）要減少誤（wù）差，黑（hēi）板溫（wēn）度通常（cháng）不能超過（guò）實際使用（yòng）的zui高（gāo）溫度。

 濕度對塗層的老（lǎo）化影響很大，但高溫的氙燈輻射使（shǐ）濕度控製較難實現，一般都有蒸發水蒸氣的裝置調節箱體內部的濕度。使之相對（duì）濕度大致維持在50%+/-5%左右。  

 3．2．5循環  

 或許有人（rén）認為連續的光照可以加快老化速度，縮短老化時間。但實際上，很（hěn）多材料在發生化學反應之前，它們（men）需要一定的“間歇期”。儀（yí）器（qì）都有循環程序來控製試驗遵（zūn）循如幾小時光照，幾小時無光照的周期循（xún）環來進行。程序還有（yǒu）噴水或浸漬的步驟設計。這樣的老化既接近真實情況又速度較快。  

 3．2．6．氙燈型老化機燈管的使用壽命  

 氙燈也會老化（huà），老（lǎo）化造成波譜（pǔ）的偏移（yí）。由於太陽光（guāng）譜中紫外線區的光譜分布雖然（rán）很窄，並且輻射能量也僅占太陽總能量的5~7％左右，但經試驗表明該區域的破壞力zui大，是造成聚合物老化的主要原因。所以現（xiàn）行更加新的標（biāo）準對氙燈（dēng）型人工老化機輻照光譜中290nm~400nm的光譜能量分布特（tè）意（yì）做了更（gèng）加細的規（guī）定。並均（jun1）把光輻照度的控製點放在（zài）太陽光的紫外光340nm附近。這樣（yàng）就提高了與戶外環（huán）境（jìng）匹（pǐ）配的精度，提高了與戶外暴曬（shài）的相關性，試驗的可重複性和可（kě）再現性。但（dàn）是，由於氙燈光譜中UV段（duàn）發射效率衰減得更快。當340nm點控製穩定後，由於杠杠原理，可（kě）見光至紅外部分的輻照度在氙燈管工作（zuò）1000小（xiǎo）時後都會有較大的提升（約20%以上（shàng））。很快（kuài）超過了太陽光（guāng）的典（diǎn）型輻照度，這樣（yàng）又會降低與戶外暴曬的相關性（xìng），所以，生產廠商都規定了（le）氙燈管的工作壽命，一般在標準功率下工作1300~1500小時後需要更換燈管。這也（yě）是氙燈型人工老化機運行費用很高的原因之（zhī）一（yī）。紫（zǐ）外（wài）熒光燈的壽（shòu）命：有輻照控製的約6000小（xiǎo）時（shí）。無輻照控製的約1600小時。  

 3．3紫外熒光燈型人工（gōng）氣候老化試驗（yàn）設備（bèi）  

 紫外熒光燈型人工（gōng）氣候老化也由耐腐蝕材料製成，其內裝置包括有UV光管組成的輻射源、溫度調節係統、模擬濕氣的加熱蓄水盤，樣板架（jià）、黑標（biāo）準溫度（dù）計、輻照度測定儀等。  

 盡管紫外光（UV）隻占陽光的6%，但是它卻是造成戶外產品耐用性下降的主要光照因素。這是因為陽光（guāng）的光化學反應（yīng）影（yǐng）響隨著波長的減少而增加。因此在（zài）模擬陽光對材料物理性質的破壞影響時，不需（xū）要再（zài）現整個陽光光譜。在大多數情況下，隻需要模擬短波的UV光即可。以上研究結果導致了UV熒光燈耐候老化機的發展。UV熒光燈耐候老化機的（de）優點：

 l快速獲得（dé）實驗結果

 l簡化的（de）光（guāng）照（zhào）度控製

 l穩定的光譜

 l隻需很少的維護

 l價格便宜、運行費用低廉。  

 所以得到了廣泛的（de）應用。至少在配方（fāng）篩選階段人們多都想到首先使用紫外熒光燈型人工氣候老化（huà）機。  

 3．3．1UV能量的波（bō）長範圍（wéi）  

 耐候老化機的代表機型Q8/UV采用熒光UV燈。其原（yuán）因在（zài）於（yú）它們比其他的燈管更為穩定，並且有更好的試驗結果再現性。采用熒光UV燈模擬陽光對（duì）材料物理性（xìng）質的影響，例如（rú）亮度下降、龜裂、剝（bāo）落等方麵應是的方法。現有幾種不同的UV燈可供選擇。這（zhè）些UV燈主（zhǔ）要產生紫外光，而不是可見光或紅外光。燈的主要差別體現在它們各自（zì）產生的UV總能量集中在不同的光（guāng）譜波長範圍上。不同的燈會產生不同的測（cè）試結果。實際的曝曬應用環境可以提示應（yīng）選用那（nà）種類型的UV燈。  

 UVA-340可*的模（mó）擬陽光光譜的臨界短波波長範圍，UVA-340的名稱表示發射峰的波長特性（以nm表示）即發射峰的波長為（wéi）340nm。波長範圍為A波段，即295至360nm的光譜。UVA-340隻產生在陽光中能找到的UV波長的光譜（pǔ）。  

 UVB-313，用於zui大程度的加速試驗。UVB-313可以很快地提供實驗結果。它（tā）們所采用的短波長（zhǎng）UV比目前地球表麵上通常找到的UV光（guāng）波更為強烈。盡管這些比自然（rán）波長短許多的（de）UV光能夠zui大程度地加速試驗，但它同（tóng）時也會對某些材料造成不符和實際的退化破壞。UVB-313的曝曬程式在QC和R&D的應用和對耐用性材料進行試（shì）驗時，是極其（qí）有用（yòng）的。

 3．3．2控製輻照強度  

 與（yǔ）氙弧燈（dēng）裝置一樣，紫外熒光燈型人工氣候老化試（shì）驗（yàn）設備一般都有輻照強度的反饋（kuì）控製係統，以（yǐ）期達到加速實驗和重（chóng）現（xiàn）試驗結果的目的。光輻照度（dù）的變（biàn）化會影（yǐng）響（xiǎng）材料質量惡（è）化的速度。通常，使用峰（fēng）值波長為340nm的UVA-340燈管。控製輻照強度為0.68w/m2/nm，就可與夏季正午直射的陽光強度（dù）相匹（pǐ）配。它可以快速提供結果，而絲毫不影響（xiǎng）其相關性（xìng）。如需（xū）加速獲取數據，可以使之光照強度比（bǐ）夏季正午的陽光強（qiáng）度高75%。  

 3．3．3模擬（nǐ）露水的影響

 在戶外的材料與濕氣接觸（chù）的時間，每天（tiān）可以長達12小時。研究結果表（biǎo）明（míng）造成這種戶外潮濕的主要原因是露水，而不是雨水。模擬露水是通過冷凝原（yuán）理來實現。在試驗機箱的底部有一蓄水箱，在Q8/UV的冷凝循環階段，對其進行加（jiā）熱來產生水汽。熱蒸（zhēng）汽使試驗箱內的相對濕度維持（chí）在l00%，並且保持一個相對高溫。設計確保測試試件實際上構成試驗箱的側壁，從而使試件（jiàn）的背麵則曝露在室內環境空氣中。室內空氣的冷卻效用導致試件表麵溫（wēn）度下降到低於蒸汽溫度幾度的水平。這一（yī）溫差導致試件在整個（gè）冷凝循環過程中，其表麵始終有冷凝生成的（de）液態（tài）水（shuǐ）。這種冷凝產物（wù）是很穩定的純淨蒸餾水。這種純淨水提高了試驗的（de）再現率，而同時避免了水（shuǐ）漬問（wèn）題（tí）：由於戶外曝曬（shài）接觸潮濕的時間每天可以長達12小時，因此Q8/UV的潮（cháo）濕周期一般持續幾小時。標準推薦的冷凝周期一般至少持續4小時（shí）。注意到Q8/UV中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進行的，這與實際氣候條件（jiàn）一致。冷凝的優點：

 l與（yǔ）自然潮濕一致。

 l通過升溫加（jiā）速實驗過程。

 l采用普通自來水。

 l冷（lěng）凝產物是純淨水--在樣品上無水漬或雜質（zhì）產生。

 l維護簡單  

 3．3．4模擬雨水影（yǐng）響  

 對於某些應用過程而言，增加水噴淋能更好（hǎo）的模（mó）擬zui終使用的環境條件。屋麵、汽車材料和在金屬建築（zhù）或（huò）結構上使用（yòng）的防腐（fǔ）塗（tú）料經常會遭遇到突然的溫度劇變。例如在炎熱的夏季中，當熱量堆積表麵溫度很高後突然由於暴雨而消（xiāo）散。由於經常遭到來自雨水的衝刷，鋼結構的塗（tú）料層，包括油（yóu）漆和著色劑，會出現相（xiàng）應（yīng）的侵蝕現象。近期研究結果（guǒ）表明，這種雨（yǔ）水衝刷動作（zuò）可以將材料表麵有（yǒu）防降解作用的塗料粉化（huà）層衝刷掉，從而將塗料本身直接曝曬在UV和水份（fèn）的破（pò）壞性（xìng）影（yǐng）響之下。這一（yī）過程可以重複多次，從而（ér）導致一種材料退化現象加劇。而單靠冷凝方式是無法（fǎ）再現的。增加水噴淋（lín）以再現（xiàn）此類環境條件，可（kě）以增強某些塗料氣候老（lǎo）化試驗的相關性。

 3．3．5溫度控製  

 一級（jí）的（de）光化學反（fǎn）應對溫（wēn）度（dù）變（biàn）化並不敏感。然而，隨（suí）之而來（lái）的二（èr）級反（fǎn）應（yīng）的速度（dù）則和溫度變化緊密相關（guān）。一般來說，隨著溫（wēn）度升高，反應速度會加快。因此，在UV曝曬實驗過程中，溫度控（kòng）製就顯得很重（chóng）要。而（ér）且要控製（zhì）加速（sù）試驗所采用的試驗溫度與材料在實際應（yīng）用中遭遇的zui高溫度相當。同樣，紫外光老化試驗機也使用標（biāo）準（zhǔn）黑體溫度統一受（shòu）照射物表（biǎo）麵溫度，由於儀器僅有紫外部分光譜，試板的溫度一般要靠箱體溫度提供（gòng）。UV階（jiē）段的溫度設置可以從（cóng）50C到80℃，具體取決（jué）於光照度水平（píng）和室內環境氣溫（wēn）。  

 濕氣循環階（jiē）段，潮濕對材料的破壞力會隨著溫度（dù）的提高而急劇增加。因此在潮濕循環（huán）階段的過程中，溫度控製要求保持高溫環（huán）境，設置可以是從40*C到60*C。  

 Q8/UV具（jù）有輻照強度（dù）控製、溫度控製，采用兩種方式來（lái）模擬濕氣的影響。Q/UV3噴淋型采用冷凝和水噴淋兩種方式，Q8／UV2型和Q8/UV1普通（tōng）型則隻配備（bèi）冷凝方式。Q8/UV1普通型輻照強（qiáng）度控（kòng）製采用燈管新舊搭配（pèi），定期淘汰舊燈管的方式。機器投（tóu）資少，但燈管整體的替換周期要短一倍。  

 4操作要點  

 除另有規定，可按GB/T1765-79（89）《測定耐濕熱、耐鹽霧（wù）、耐候性（人工加速）的防腐塗層製備法》製備並養護樣板。樣板養護（hù）期結束後，留出一塊作為標準板，其餘2-3塊投（tóu）入人工氣候老化試驗機內進行試驗。樣板需放在試板架（jià）上，周圍空氣要流（liú）通，樣板在試板架（jià）上的排列應以有規律（lǜ）的間隔時間改變，例如上排樣板（bǎn）與中排樣板及下排樣板進行交換。  

 試驗時間可參照相（xiàng）關產品標準來（lái）確（què）定，也可將其老化狀態已知的曝露塗層（參照樣板（bǎn））與被測樣板同時投入試驗，以確定試（shì）驗終點及評定被測樣板，參照樣板的化學結構和老化狀況應盡可能與試驗樣板相類似。

 樣板的檢查按GB/T1766-1995《色漆和清漆塗層耐老化的評級方法》規定進行，檢查項日包括：變色、失光、粉（fěn）化、裂紋、起泡、生鏽、脫落、斑點、泛金、沾汙、長黴等。樣板的評（píng）定可采用單項評級和綜合評級法，綜合評級法分裝飾性漆和保護性漆兩種，根據樣板破壞程度可評（píng）山（shān）優、良、中（zhōng）、可（kě）、差、劣六個級別。  

 5影響人工氣候老化試驗結果的其他因素  

 5．1試（shì）驗儀器校準

 除儀（yí）器產地、型號及性能（néng）的差異可能造成試驗結果的不（bú）同外，儀器本身的定期校準是十分重（chóng）要的。如不能按期對儀（yí）器控製器如：輻（fú）照度計、光傳感器、黑標準溫度、溫度、濕度傳感器、水質純度計等（děng）進行必要的校準（zhǔn），將（jiāng）影響試驗結（jié）果的準確性。其中以光傳感器的校準zui為重（chóng）要和（hé）困難。一般由大的人工老化機生產廠家提（tí）供服務（wù），並可追溯到相關國家的（de）標準（zhǔn）技術管理機構如（rú）美國國家標準與技術研究所（suǒ）。值得一提的是一種的產品稱為Q8-800的照度自動校準係統提供了用戶（hù）可自己完成校準的技術，校準隻需幾秒鍾的時間，避免了繁雜又易出錯的校準程序。校準（zhǔn）的結果也可以追溯到美國（guó）國家（jiā）標準與技術研究所頒（bān）布的方法。  

 5．2試驗用水  

 用於儀器（qì）內濕潤及模擬戶外降雨、凝露（lù）作用的蒸餾水應符合GB/T6682實驗室用水二級（jí）水的（de）要求（電導率（lǜ）低於21S／cm，蒸發殘餘物少於lppm），否則將在試板表麵產生沉積物而造成不可（kě）靠的試驗結果。通過冷凝原理來實現凝露（lù）作用的（de）紫外熒光燈型人工氣候老化機可使用自來水。但模擬降雨的供水因（yīn）直接接觸樣板，所以需要蒸餾水，並應符（fú）合GB/T6682實驗室用水二級水的要求。

 5．3其他因素  

 不同的塗層（防腐塗層）對不同的光（guāng）波長有著（zhe）不（bú）同的選擇性，如：不（bú）同（tóng）顏色的防腐塗層對熱量的吸收不同，會有一定（dìng）的測試誤差。另外對顏色、光澤等檢驗項目應盡量采用儀器法而（ér）不用目測法，以減少人為誤差（chà）

文章來源東莞市豆奶影院儀器有限（xiàn）公司，谘詢或來（lái）廠考察（chá），謝（xiè）謝您的閱讀！

豆奶影院儀器主打（dǎ）相（xiàng）關產品：恒溫恒濕箱、冷熱衝擊試驗機