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    静态样品架氙灯老化试验机解析

      近年来,静态、平板试样安置方式的(以下简称为静态样架)氙灯老化试验机已在塑料、涂料、纺织等行业得到广泛应用。如同旋转鼓式氙灯老化试验机一样,这种静态样架老化试验机采用不同的手段严格控制测试环境,并可控制老化试验的辐照度、黑板温度、箱内温度及相对湿度等实验参数。试验机采用一支或多支氙灯作为曝晒光源,试样平行安放在光源下方,这种方式增加了被测试样的数量。同时电源和辐照控制系统为设计的,保证曝晒的精确性。试验机箱内的反射墙即光源反射系统被设计成能大限度的均匀反射辐射光和模拟自然光,其温度和相对湿度的控制装置也是设计,以保证试验的稳定性和一致性。

      一、实验部分:

      1.试样规格

      使用7类塑料试样,其颜色及尺寸见表1。无论是透明还是不透明塑料,其老化表现均为黄变,其中透明塑料对光稳定及光照变化敏感。

    表1.jpg

      测试标准:

      以汽车用材料为例:

      外饰材料的老化性能按SAE J 2527用可控辐射氙灯测试汽车外用材料加速老化标准测试;

      内饰材料的老化性能按SAE J 2412用可控辐射氙灯测试汽车内饰材料加速老化标准测试;

      颜色色差计算按ASTM D 2244仪器测量颜色色差计算标准测试。

      二、实验方法:

      (1)试样安放

      旋转鼓式氙灯老化试验机是在上、中、下三层垂直安放试样,每层可安放3个,共可放置9个试样。如果试样超过9个,则在环绕中心的相对位置安放。而静态样架氙灯老化试验机是将试样置于4个试样盘中,每个盘可放置14块50mm 100mm的试样。然后将试样盘再放置到试验机中。对于PS和PC等汽车用塑料,试样架上无需背衬材料。推荐每间隔一段测试周期调整试样盘的位置。

      (2)测试条件

      氙灯老化试验机内设有日光滤光片,控制辐射到试样表面上波长为340nm的光的辐照度为0.55W/m2,黑板温度为63时,日光照射102min,随机温度时日光照射和喷淋18min,每周更换一次试样位置。静态样架氙灯老化试验机的相对湿度控制约为15%,旋转鼓式氙灯老化试验机的相对湿度控制为50%。曝晒循环周期为2000h。

      (3)老化测量

      老化测量采用积分球分光光度计的反射模式,采用D65照明、10观察角、大范围测量、包含反射和紫外光源测量。塑料的老化情况用黄色指数(b)表征。透明材料测量时需衬有白色的校准板。

      同时,每隔一定时间需测量裂纹的数量,当塑料表面的裂纹达到10条时,应取出该试样并记录老化时间。其余试样按上述方式进行,直到所有被测试样出现10条裂纹。

      三、结果与讨论:

      1.静态样架氙灯老化试验机的应用

      图1为两种氙灯老化试验机对PS、PC的老化结果。

    图1.jpg

      由图1可见,静态样架氙灯老化试验机的老化效果基本上等同于旋转鼓式老化试验机,而其老化速度略快于旋转鼓式老化试验机,其原因可能是不同老化机箱内的温度不同所致。另外发现,使用不同的滤光片对老化效果的影响不大,尤其表现在PC的老化结果上。静态样架氙灯老化试验机的日光滤光片和旋转鼓式氙灯老化试验机的CIRA/SL滤光片的性能很接近,即通过正确选择和使用相应的滤光系统及曝晒条件,两者的老化结果接近一致。

      2.静态样架氙灯老化试验机的测试结果

      表2列出采用静态样架氙灯老化试验机和旋转鼓式氙灯老化试验机对PS和PC的测试结果误差,其计算式为:

    表2(1).jpg

    表2(2).jpg

      表2两种老化试验机测试结果误差比较

      表2可看出,静态样架氙灯老化试验机的测试误差范围仅为±3% ~ ±8%,而旋转鼓式氙灯老化试验机的误差范围为±3% ~ ±13%。

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