我們經(jīng)常接觸到的客戶需要做油墨、涂料、橡膠、塑料和其他有機(jī)材料的老化試驗(yàn)。而這些材料暴露在自然氣候條件和光照輻射下經(jīng)一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)褪色、失光、泛黃、開裂、剝落、喪失拉伸強(qiáng)度和整層脫落等現(xiàn)象。其實(shí)，不光是老化試驗(yàn)或戶外光照下產(chǎn)生老化現(xiàn)象，即使是室內(nèi)光線或者透過窗玻璃的陽光也會(huì)對諸如顏料或染料之類的物質(zhì)造成損害。因而對于戶外使用的涂料，如建筑外用涂料和汽車涂料，耐候性和耐光性是zui重要的檢測項(xiàng)目。

　　我們知道塑料、涂料、油漆等的耐候性和耐光性很重要，但對采用什么測試方法和設(shè)備卻是各執(zhí)己見。目前而普遍采用的有自然氣候老化試驗(yàn)、氙弧燈照射、熒光紫外燈照射等人工加速老化試驗(yàn)的方法，選擇的設(shè)備也有氙燈老化試驗(yàn)箱和紫外老化試驗(yàn)箱、暴曬架。那么，哪種方法和設(shè)備更合適呢？

一、自然氣候老化試驗(yàn)：

　　1.1、自然氣候老化試驗(yàn)方法是國內(nèi)外廣泛采用的方法。其主要原因是自然氣候老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際，所需的費(fèi)用較低而且操作簡單方便。雖然我們可以在任何地方進(jìn)行自然氣候老化試驗(yàn)，但上比較認(rèn)可的試驗(yàn)場地是美國的佛羅里達(dá)，因?yàn)槠潢柟獬渥恪?/p>

　　1.2、但自然氣候老化試驗(yàn)的不足之處是試驗(yàn)需要的時(shí)間長，試驗(yàn)人員可能沒有這么多年的時(shí)間等待1個(gè)產(chǎn)品的測試結(jié)果。另外，試驗(yàn)重復(fù)性和再現(xiàn)性差，因?yàn)榧词故欠鹆_里達(dá)，氣候不可能年復(fù)一年的*相同。

二、氙燈老化試驗(yàn)：

　　2.1、采用氙燈老化試驗(yàn)箱做氙燈老化試驗(yàn)，它采用的氙弧輻射試驗(yàn)被認(rèn)為是zui能模擬全太陽光譜的試驗(yàn)，因?yàn)樗墚a(chǎn)生紫外光、紅外光和可見光。正因?yàn)槿绱?，在國?nèi)外被認(rèn)為是zui廣泛采用的方法。GB/T1865-1997（等同于IS0113411:1994）詳細(xì)地介紹了這種方法。

　　但這種方法也有它的局限性，主要是氙弧燈光源的穩(wěn)定性及由此帶來的試驗(yàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性。氙弧燈光源必須經(jīng)過過濾以減少不期望的輻射。為達(dá)到不同的輻照度分布可有多種過濾玻璃類型供選擇，選用何種玻璃取決于被測試材料類型及其zui終用途。改變過濾玻璃可以改變透過的短波長紫外光類型，從而改變材料遭受破壞的類型和速度。通常運(yùn)用的過濾有3種類型：窗玻璃、日光和擴(kuò)展的紫外光類型。

　　2.2、典型的氙弧輻射都配備一個(gè)輻照度控制系統(tǒng)，輻照度控制系統(tǒng)在氙弧輻射試驗(yàn)中很重要，因?yàn)殡艄庠吹墓庾V自身內(nèi)在穩(wěn)定性就比熒光紫外燈光的光譜差。國外有人考察了一盞新氙弧燈和一盞用過1000小時(shí)的舊氙弧燈光譜的區(qū)別。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光譜能量分布不但在光源的長波長范圍隨燈的使用時(shí)間延長變化顯著，而且在短波長的范圍內(nèi)也有明顯變化。這種變化引起的原因是氙弧燈的老化，是它的自身內(nèi)在特性。

　　2.3、對這種變化也可采取多種補(bǔ)救措施。例如提高更換燈管的頻度以減輕燈光老化的影響，或者可用傳感器控制輻照度。盡管存在因燈老化引起的光譜能量分布變化，氙弧燈仍不失作為耐候性和耐日光照射試驗(yàn)的一種可靠的和反映實(shí)際的光源。

　　2.4、大多數(shù)氙弧輻射試驗(yàn)在模擬潤濕條件時(shí)采用水噴淋和/或溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)（國標(biāo)GB/T1865-1997提出的"表面用水噴淋"）。水噴淋方法的局限是當(dāng)溫度相對較低的水噴到溫度相對較高的試板上時(shí)，試板會(huì)冷卻下來，這會(huì)使材料遭破壞的過程減緩。

　　2.5、在氙燈老化試驗(yàn)箱做氙弧輻射試驗(yàn)時(shí)，要求使用高純度的水以防止試板表面形成沉積物，因此運(yùn)行費(fèi)用較高。

三、紫外線加速老化試驗(yàn)箱：

　　3.1、紫外老化試驗(yàn)箱的熒光紫外燈照射是利用熒光紫外光燈模擬太陽光對耐久性材料的破壞性作用。這與前面提到的氙弧燈有區(qū)別，熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似，但能生成更多的紫外光而非可見光或紅外光線。

　　3.2、對于不同的曝曬應(yīng)用，有不同類型的具有不同光譜的燈供選擇。UVA-340型的燈在主要的短波長紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽光。UVA-340燈的光譜能量分布（SPD）與從太陽光譜中340nm處分出的光譜圖很近似。UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗(yàn)用燈。它比UV-A型燈對材料的破壞速度更快，但其比340nm更短的波長能量輸出對很多材料會(huì)造成偏離實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。

　　3.3、輻照度（光強(qiáng)度）控制對于獲得準(zhǔn)確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外老化試驗(yàn)裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗(yàn)時(shí)能選擇輻照度量。通過反饋控制系統(tǒng)，輻照度能被連續(xù)和自動(dòng)地監(jiān)控并地得到控制?？刂葡到y(tǒng)通過調(diào)節(jié)燈管的功率而自動(dòng)地對因燈管老化或其他原因造成的照度不足進(jìn)行補(bǔ)償。

　　3.4、熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡單化。所有的燈源隨時(shí)間老化都會(huì)變?nèi)?。但熒光燈與其他類型的燈不同，它的光譜能量分布不會(huì)隨時(shí)間變化。這一特點(diǎn)提高了試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性，因而也是一大優(yōu)勢。

　　3.5、有試驗(yàn)表明，一盞使用了2h的燈和一盞使用了5600h的燈在配備了輻照度控制的老化試驗(yàn)系統(tǒng)中的輸出功率無明顯區(qū)別，輻照度控制裝置能夠維持光強(qiáng)度的恒定。此外，它們的光譜能量的分布也無變化，這同氙弧燈有很大區(qū)別。

　　3.6、使用紫光燈老化試驗(yàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢在于它能夠模擬較為符合實(shí)際的室外潮濕環(huán)境對材料的破壞作用。材料置于室外時(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)每天至少有12h頻繁地遭受潮濕作用。因?yàn)檫@種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式，因而在加速人工氣候老化試驗(yàn)中采用一個(gè)特殊的冷凝原理來模仿室外潮濕。

　　3.7、在這樣的冷凝循環(huán)過程中，要加熱試驗(yàn)箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗(yàn)箱的環(huán)境在高溫下有100％相對濕度。試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)時(shí)，要使試板實(shí)際上構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過程中連續(xù)不斷地降到被測試表面。

　　3.8、如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性，排除水沉積物污染問題并且簡化試驗(yàn)設(shè)備安裝和操作。

　　因?yàn)椴牧显谑彝馐艹钡臅r(shí)間一般很長，所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)zui少要有4h的試驗(yàn)時(shí)間。武漢尚測試驗(yàn)設(shè)備有限公司紫外線老化試驗(yàn)箱冷凝過程在加溫條件下進(jìn)行（50℃），就會(huì)大大地加快潮濕對材料的破壞速度。長時(shí)間的、加熱條件下進(jìn)行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。

四、結(jié)語

　　另外，即便是在自然氣候下進(jìn)行老化試驗(yàn)，還有一種加速的方法，就是將被測試樣板裝在能隨太陽升起降落而轉(zhuǎn)動(dòng)的樣板架，使樣板大部分時(shí)間保持被陽光直射的狀態(tài)，以獲得加速試驗(yàn)結(jié)果。20世紀(jì)80年代前采用碳弧燈或直接用紫外燈照射，進(jìn)行平行試驗(yàn)，也可縮短檢驗(yàn)周期，究竟哪種試驗(yàn)方法是的呢?沒有簡單的答案。選擇哪種方法取決于要測試的材料，材料的zui終應(yīng)用場合，所關(guān)心的材料遭破壞的模式和財(cái)力等方面的因素。

　　雖然國標(biāo)規(guī)定且國內(nèi)目前通行的耐老化試驗(yàn)方法是氙弧輻射，但在國外氙弧輻射和熒光紫外燈老化試驗(yàn)都是應(yīng)用廣泛的試驗(yàn)方法。這兩種方法是基于*不同的原理。氙燈照射試驗(yàn)箱仿制全部的太陽光譜，包括紫外光、可見光和紅外光，其目的是模擬太陽光。而紫外光老化試驗(yàn)并不企圖仿制太陽光線，而只是模仿太陽光的破壞效果。