老化-戶外曝曬試驗和QUV紫外老化箱的相關(guān)性研究

戶外曝曬和采用老化箱進行材料加速老化的相關(guān)性，一直是具有爭議的話題，在通常情況下，材料制造商更希望通過老化試驗箱來進行材料加速老化以獲取更快的結(jié)果，但如何能夠保持和戶外老化測試的相關(guān)性是個讓人頭疼的問題，因為通常面臨著老化試驗箱的溫度要比自然溫度高、光譜波長比自然光譜波長短以及更高的輻照度，這些因素都會降低兩者之間的相關(guān)性。

為了能夠證明兩者之間的相關(guān)性，Q-Lab公司將15種不同塑料和涂料通過戶外曝曬和紫外老化箱，在不同戶外環(huán)境和紫外加速循環(huán)方式進行了老化試驗，來測量和記錄戶外自然老化和人工加速老化出現(xiàn)的光澤和顏色變化的不同。

試驗中戶外曝曬遵循依據(jù)ASTM G7《非金屬材料大氣環(huán)境曝曬試驗標準規(guī)范》進行，人工加速老化遵循ASTM G53《非金屬材料暴露用光和水試驗設(shè)備（熒光紫外-冷凝）》標準操作規(guī)范的要求。試驗設(shè)備采用QUV/se紫外老化箱，采用UVA-340燈管，選擇單一的曝曬溫度（50°C），避免任何可能的溫度影響干擾。

實驗室老化曝曬條件如下：

循環(huán)1 ：輻照度0.83W/m2，4h紫外光照和4h冷凝交替進行，紫外光照和冷凝循環(huán)的溫度都是50°C。該循環(huán)中設(shè)定的紫外輻照度與沒有輻照度控制的紫外老化箱相同，與夏天正午的太陽光在波長為340nm處的輻照度大體相同。

循環(huán)2 ：輻照度1.35 W/m2，4h紫外光照和4h冷凝交替進行，紫外光照和冷凝循環(huán)的溫度都是50°C。除了增加輻照度用于測定能否加快測試而不影響相關(guān)性外，其他條件均與循環(huán)1相同。

循環(huán)3 ：輻照度是1.35W/m2，只進行紫外光照（100%紫外光照、無潮濕、無黑暗循環(huán)），曝曬溫度為50°C。

QUV紫外老化箱UVA燈管

實驗降解評估結(jié)果分別根據(jù)ASTM D2244《儀器測量顏色坐標中允許色差和色差的計算用標準實驗規(guī)程》和ASTM D0523《鏡面光澤標準試驗方法》測量試樣顏色和光澤。戶外老化試樣分別在曝曬12個月和24個月時進行評估。根據(jù)試驗材料和降解變化速度的不同，按不同時間間隔對人工加速老化試樣進行測試。

研究證明，高輻照度會加速某些材料的測試結(jié)果。在測試的15種材料中，有9種材料的高輻照度曝露比“普通"輻照度曝露產(chǎn)生更快的測試結(jié)果。對于該研究中的15種材料，任何情況下，高輻照度都不會影響人工加速老化結(jié)果和戶外老化結(jié)果的相關(guān)性。有一個不同的是循環(huán)3因為沒有進行冷凝測試而無法再現(xiàn)戶外曝曬中出現(xiàn)的發(fā)霉和生銹現(xiàn)象，循環(huán)1和循環(huán)的的QUV紫外老化箱對15種材料均可產(chǎn)生與戶外曝曬相吻合的降解結(jié)果，所以為了實現(xiàn)人工加速老化與自然老化測試結(jié)果的一致性，人工加速老化循環(huán)試驗必須要將冷凝程序包括在內(nèi)。