人工加速老化试验方法简述
罗宁张欣
涂料、塑料等高分子材料在使用过程中经常出现粉化、变色、起泡、裂纹、脱落等现象严重影响产品的机械、表观等方面的性能因此需要了解高分子材料的光老化机理并寻找合适的人工加速光老化试验方法来客观地模拟自然使用条件为材料的研发及应用提供快速的检测与评价方面的依据。目前常用的人工加速老化试验方法主要有氙灯QSUN、荧光紫外灯QUV、碳弧灯、金属灯等。我们对材料的人工加速老化试验方法进行简述以提高员工对老化的深入认识供技术人员在研发与检测中参考。
一、光老化机理
涂料、塑料等高分子材料在受日光照射时会发生一系列反应主要是光化学反应。根据光化学反应第一、第二定律发生光化学反应的的物质首先要吸收太阳光即物质的分子或原子能够吸收光能使分子或原子处于高能状态其次一个分子或原子吸收的能量必须大于其键能这样才能使物质发生降解即老化。而涂料、塑料等高分子材料往往含有在聚合过程中残留的为量杂质聚合物本身含有的一些不归整结构等自身化学结构的老化弱点当这些高分子材料受太阳光照射后材料的老化弱点首先被攻破出现原子或分子键的切断、交联、链的移动、断裂及侧链的变化等现象的单独或同时的发生。老化就是完全的解聚反应使高分子的末端从原子间键弱的部分断裂。老化后的高分子材料即出现表面粉化、变色、起泡、裂纹、脱落等现象。
高分子材料的波长敏感性是影响老化的一个重要因素常见的涂料材料的敏感波长见下表。
化学键键能KJmol1波长
m
CO728164
CC607197
CC芳香烃化合物519231
CH乙炔507236
CH乙烯444270
CH芳香烃化合物431278
CH甲烷427280
OH醇418286
OH乙醇418286
CH乙烷414289
CO乙醇385311
CO甲醇373321
CC乙烷352340
CC丙烷347345
CCl氯甲烷352340
CCl氯乙烷339353
CO甲基醚318376
ROOH氢过氧化物151794
ROOR过氧化物268447
二、光老化试验方法
1、碳弧灯光老化试验方法
碳弧灯是一种较古老的技术碳弧仪器最初被德国合成染料化学家用来评估被染纺织品的耐光度。碳弧灯分为封闭式和开放式碳弧灯无论哪种碳弧灯其谱图与太阳光的谱图相差都比较大。由于该项目技术的历史较长最初的人工模拟光老化技术都是采用该设备因此在早些的标准中还能见到该方法尤其是在日本的早期标准中常常采用碳弧灯技术作为人工光老化试验手段。
f2、紫外荧光灯光老化试验方法
荧光紫外灯是波长为254
m的低压汞灯由于加入磷共存物使其转换成较长的波长荧光紫外灯的能量分布取决于磷共存物产生的发射光谱和玻璃管的传扩r