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更快的加速老化测试结果

耐候性是户外涂料的一个必要性能。因为户外暴露试验时间长,所以实验室加速测试被广泛应用于此行业。其中最常用的实验室加速老化测试设备,是符合ASTM G154标准的紫外/冷凝设备,也就是通常所说的QUV1。QUV中,Q-FOG SSP-1100在一定温度条件下,测试样品被反复暴露在紫外光照和冷凝的交替循环中。此前,只是荧光紫外灯管、紫外和冷凝暴露多长时间及暴露温度等测试条件的选择。本文探讨了QUV老化试验机的改进:光强输出的精确控制和更高辐照度。所列数据是几种常见的聚合物在较高的辐照度条件下的加速老化测试结果。

辐照度控制系统

辐照度控制系统,市场上称“太阳眼”,包括一个可编程的控制器,连续监控四个安装在测试样板面上传感器测得的紫外线强度。一个四通道反馈回路系统通过调整紫外灯管的输出功率以控制所设定的辐照度。该辐照度可被调整成不同的强度以适应不同的应用条件。图1是辐照度控制系统如何工作的示意图。每个传感器监控两根灯管的强度。Q-FOG SSP-600操作者定期对每个传感器进行单独校准。该校准可溯源至美国国家标准和技术协会(NIST),符合ISO 9000的要求。

之前的数据2已表明,太阳眼控制系统在很大程度上消除了紫外线强度的差异,因而大大降低了测试结果的差异。

高辐照度产生更快结果

可编程的自动辐照度控制系统允许操作者,选择一个比标准辐照度高的辐照度进行紫外线暴露测试。对于许多材料,这将加快降解进程,因而缩短了测试时间。

普遍认为 UVA-340 灯管比 UVB-313 灯管能更真实地模拟太阳光3,4。Q-SUN Xe-3自推出以来,大多数塑料行业已换用UVA-340灯管,因为它能给出更切合实际的结果。然而,尽管UV-B 管灯有其不足之处,但由于能给出更快的结果,很多涂料研究人员仍继续使用它们。应用可编程控制器,现在在更高的辐照度水平下,使用UVA-340灯管可以加快测试进程。图2显示了UVA-340 灯管在不同辐照度水平下与太阳光光谱的比较。

建议最大辐照度不超过典型 G154 辐照度的1.75倍。即使灯管在最大功率时能够有更高的辐照度水平,也不建议在高于正常情况1.75倍的辐照度水平下进行试验。必须留有一部分功率用于维持现有的设定值和解决一些诸如因灯管老化和其他因素等引起的辐照度降低的问题。应该指出的是,在高于正常辐照度下使用灯管,其有效使用寿命将会缩短。

不同聚合物的暴露结果

为了确定增大辐照度对降解速率的影响,15 种不同的涂料和塑料样品,在装有自动辐照度控制的太阳眼系统的QUV/se 中分别以正常辐照度

和高辐照度进行暴露试验。

暴露条件是: UVA-340 灯管, Q-SUN B02只进行光照( 100% )紫外线照射, 没有潮湿, 无黑暗时间) , 50°C。辐照度水平分别为0.83和1.35 W/m2/nm@340nm,其结果见图3到图17所示。总结见第6页的表1。

15种材料中的9种,增大辐照度会导致降解速率增大。虽然辐照度大约增强60%,但并不是所有材料降解速率的增大值都相同。

应该指出的是,这些暴露不包括潮湿和黑暗时间,因此,在评估测试结果时,没有考虑潮湿的影响和/或任何黑暗时间降解的影响。