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实验室和户外老化试验使用焦耳时间计算引起的错误

发布时间:2013.07.29 新闻来源: 浏览次数:
        在实验室或户外耐候试验一种常见的做法,是计算暴露在紫外线下的焦耳,而不是测试几小时或几天时间。这样的假设是暴露试验,其特征在于一个变量(焦耳数),这样不同试验时间、地点的试验结果是很容易进行比较的。

但是,数据显示相同标本接收相同的累计辐照焦耳量,却常常表现出很大的不同程度的降解。 这是因为,以焦耳的定时计算并没有考虑到的其主要变化由下面的其他因素产生的应力:

1. 光谱辐照度的差异。

2. 暴露温度的差异。

3.水分的差异。

1. 由于光辐照焦耳计算的错误

来自阳光的能量主要是可见光和红外,紫外线只占有约5%的太阳光。然而,光降解主要是由紫外线引起的。

  单纯使用焦耳来判断材料的降解程度,并不是十分可靠的。太阳光会因为地域、季节的不同而变化。同时,请注意图1中冬季的太阳光分布缺乏310nm之下的波长,这些短波紫外线对材料的降解影响更大。

  许多研究表明,在一般情况下,一个短的波长的紫外线比波长较长的紫外线更具破坏性。

  图2中,同样暴露在1M J/㎡紫外线中,聚烯烃在波长280 nm形成的数量比羰基在340 nm处形成的数量大5〜10倍。 这些研究表明,定时焦耳曝光测试可能会导致巨大的错误,除非光的光谱分布是绝对相同的。

  为了更直接的说明问题,选用同样的样品,参照ASTM G53的测试方法。采用Q-LAB公司的QUV/se紫外老化试验箱,分别选择UVA 340、UVA351两种灯管,辐照度控制1.35W / ㎡在340nm处。

  同时,为了消除水分、温度的影响,试验中无冷凝,温度控制在50℃。

  请注意,UVA-340和 UVA-351光谱曲线的灯只相差10nm,远小于夏天和冬天阳光的区别 (如图1中所示)。 但是,后面的测试中显示出高达2:1的降解差异。

 

  如上面两图所示,样品在相同总的焦耳UV曝晒下颜色、光泽却呈现出不同的变化。

  自然界光的变化远大于上面两种灯管光谱的差异,所以仅以光曝晒的焦耳数来评判材料的耐候性是不合理的。

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