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焦耳数给人的错觉是很精确

发布时间:2011.08.24 新闻来源:翁开尔 浏览次数:

焦耳数给人的错觉是很精确

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   天气多变,众所周知。历史上,对材料的户外耐候性测试感兴趣的科学家,遇到的问题是,他们的测试结果之间存在很大差异。相同的样品在户外暴露相同的时间,性能降解往往显示很大的差异。产生这种结果的原因是:天气如此善变,暴露相同的时间并不能精确表示测试样品受到相同的破坏作用。因为认为光照是引起材料耐候老化的主要因素,所以之前对于因季节变化、地理位置不同、不同年份气候差异等引起的测试结果之间的差异,采用测量光照继而用累积焦耳数来计时。这种测量方法被认为比测量时间更精确。不幸的是,光照不是影响材料发生老化的唯一因素。


    用焦耳数定义测试时间的早期阶段,是测量总的焦耳数,包括可见光和红外线(用兰利表示)。实验者改用多少兰利而不是多少个月来记录测试样品的暴露时间。太阳光中的能量主要是可见光和红外线,紫外线仅占总能量的5%。然而,户外材料的耐候老化主要是紫外光引起的。
    早期的研究发现,样品暴露相同焦耳或兰利的能量,引起的老化却存在差异,最大可达6比1。因此,用兰利计时的方法引起人们很大的怀疑 [1][2]。不幸的是,户外测试结果之间存在差异这一问题依然存在。


    现在认为采用紫外焦耳数来定义时间是适当的。事实上,使用总紫外焦耳数 (TUV) 比使用兰利更合理,TUV 对纺织品或其它一些相对不太耐久的材料的户外对比测试比较有用。
    关于这一概念,有一个诱人的想法,简单来说,如果暴露测试能用一个魔幻数字(焦耳数)来表示,那么,在不同时间和地点的暴露测试结果可以很容易进行比较。而且,户外暴露还可以与实验室加速测试进行比较。不同类型的实验室光源之间也可以相互比较。考虑到控制实验室加速试验设备的紫外辐照度可以提高试验的再现性,那么想当然地进一步认为紫外焦耳数是表达测试强度的唯一参数。资料来源:http://www.17agent.com.cn


    不幸的是,数据表明,用紫外焦耳数来定义测试时间不能充分描述一个暴露测试中引起材料发生老化的所有破坏因素。暴露相同累积焦耳数的相同样品,在老化方面往往显示很大的差异。这是因为用焦耳数来定义测试时间没有考虑到以下其它因素的不同对老化造成的影响:

1. 光谱辐照度的差异
2. 暴露温度的差异
3. 暴露湿度的差异

   将会证明当暴露相同的焦耳数时,以上这些因素会使测试样品显示超过5比1(500%)的老化性能差异。不管是测量总紫外焦耳数还是某一波长的紫外焦耳数(如 340nm 处的),前面的情况都是存在的。根据测试样品不同,以上三个因素中的任一个实际上都可能比紫外焦耳数要重要。如果研究者根据累积焦耳数来比较测试结果将引起非常大的错误。尽管一开始,焦耳数被作为所谓的科学观点而受推崇,但经过对暴露测试的进一步了解,用焦耳数来定义暴露时间是危险的、不成熟的。焦耳数不是表达测试样品老化作用的一个可靠的参数。

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