您是否留意过,长时间放置在室外的塑料制品会逐渐变脆、开裂?颜色鲜艳的广告牌在阳光下会慢慢褪色?这些都是紫外线(UV)造成的材料老化现象。为了评估材料和产品抵抗紫外线老化作用的能力,工程师们开发了一种加速老化试验——UV紫外老化试验。
什么是UV紫外老化?
UV紫外老化试验,是一种利用紫外线灯管模拟太阳光中的紫外线辐射,对材料和产品进行加速老化试验的方法。紫外线是太阳光中波长较短、能量较高的一部分,虽然只占太阳光总能量的5%左右,但却是造成大多数材料老化的主要原因。
UV紫外老化的原理是:紫外线的高能量光子能够破坏材料中的化学键,导致材料分子链断裂、交联、降解等,从而引起材料的物理性能(如强度、韧性、光泽度等)下降、颜色变化(如褪色、黄变等)以及外观变化(如开裂、粉化等)。
与氙灯老化试验(模拟全光谱太阳光)相比,UV紫外老化试验主要侧重于模拟太阳光中的紫外线部分,更适用于评估材料对紫外线的敏感性。
UV紫外老化试验的类型
UV紫外老化试验通常使用以下几种类型的紫外线灯管:
灯管类型 | 波长范围 (nm) | 模拟光谱 | 主要应用 |
---|---|---|---|
UVA-340 | 315-400 | 模拟户外阳光的紫外线部分,峰值波长340nm | 最佳模拟户外全光谱太阳光中的UV部分, 适用于评估户外材料的耐紫外老化性能。 |
UVA-351 | 315-400 | 模拟透过窗玻璃的太阳光紫外线部分,峰值351nm | 主要用于评估室内材料的耐紫外老化性能。 |
UVB-313 | 280-315 | 包含部分地球表面不存在的短波紫外线 | 加速老化效果最明显,但可能导致不符合实际的测试结果。通常用于质量控制和耐久性研究。 |
UVC | 100-280 | 地球表面不存在,具有杀菌作用 | 不用于老化试验,主要用于杀菌消毒。 |
备注:UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm), UVC (100-280 nm). |
除了紫外线辐射,UV紫外老化试验箱还可以模拟其他环境条件,如:
- 冷凝:模拟夜间露水对材料的侵蚀。
- 喷淋:模拟雨水冲刷对材料的影响。
- 温度: 控制试验温度。
UV紫外老化的应用领域
UV紫外老化试验广泛应用于各种材料和产品的耐候性、耐光性评估,主要包括:
- 塑料:评估其耐黄变、耐老化、力学性能变化等。
- 涂料、油漆、油墨:评估其耐候性、耐光性、保色性、保光性等。
- 橡胶:评估其耐光老化、龟裂、强度变化等。
- 纺织品:评估其耐光照、耐褪色、强度变化等。
- 胶黏剂、密封剂:评估其耐紫外老化、粘接性能变化等。
- 建筑材料:评估其耐候性、耐老化、颜色变化等。
- 汽车内外饰件:评估其耐紫外老化、颜色和光泽变化等。
- 印刷品、包装材料:评估其耐光照、耐褪色等。
UV紫外老化试验的流程
进行UV紫外老化试验,企业通常需要遵循以下流程:
- 咨询与沟通:与检测机构(如海沣检测)联系,提供产品信息、应用环境、预期寿命等,并说明需要符合的标准或测试要求。
- 确定测试方案:检测机构的工程师会根据您的需求,结合相关标准,为您制定详细的测试方案,包括紫外灯类型、辐照强度、温度、湿度、喷淋、测试时间、循环方式等。
- 样品准备:您需要提供符合测试要求的样品。样品的数量、尺寸、表面状态等应满足测试方案的要求。
- 签订合同:双方就测试方案、费用、时间等达成一致,签订正式的检测合同。
- 测试实施:检测机构按照约定的测试方案,将样品放入紫外老化试验箱中进行测试。
- 数据监测与记录:测试过程中,会实时监测和记录试验箱内的辐照强度、温度、湿度等参数,以及样品的外观变化。
- 报告出具:测试完成后,检测机构会出具详细的测试报告,包括测试条件、测试数据、测试结果(如颜色变化、光泽度变化、力学性能变化等)以及是否符合标准的结论。
- (可选)改进建议: 根据测试结果, 提出可能的改进措施。
UV紫外老化试验的意义与价值
UV紫外老化试验对于企业来说具有重要的意义:
- 评估产品耐久性,降低质量风险:通过UV紫外老化试验,可以预测产品在实际使用环境中的寿命,及早发现潜在的质量问题,降低产品因老化失效而导致的风险。
- 指导产品设计和材料选择:UV紫外老化试验的结果可以为产品的设计和材料选择提供参考,帮助企业选择更耐紫外老化、更耐候的材料和工艺,提高产品的耐久性。
- 满足市场准入要求:许多行业和国家对产品的耐候性、耐光性有明确的要求,通过UV紫外老化试验并获得相应的认证,是产品进入市场的必要条件。
- 缩短研发周期,降低研发成本:通过加速老化试验,可以在较短的时间内评估产品的长期性能,缩短研发周期,降低研发成本。
- 提升产品竞争力,赢得客户信任:通过UV紫外老化试验的产品,表明其具有更好的耐久性和可靠性,能够赢得客户的信任,提升产品在市场上的竞争力。
UV紫外老化试验标准
常见的UV紫外老化试验标准包括:
标准编号 | 标准名称 | 适用范围 |
---|---|---|
GB/T 16422.3-2014 | 塑料实验室光源暴露试验方法 第3部分:荧光紫外灯 | 塑料 |
ISO 4892-3:2016 | Plastics – Methods of exposure to laboratory light sources – Part 3: Fluorescent UV lamps | 塑料 |
ASTM G154-16 | Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials | 非金属材料 |
ASTM D4329 | Standard Practice for Fluorescent UV Exposure of Plastics | 塑料 |
ASTM D4587 | Standard Practice for Fluorescent UV-Condensation Exposures of Paint and Related Coatings | 涂料、油漆 |
SAE J2020 | Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Fluorescent UV and Condensation Apparatus | 汽车外饰件 |
AATCC TM186 | Test Method for Weather Resistance: UV Light and Moisture Exposure | 纺织品 |
总结
UV紫外老化试验是模拟太阳光中紫外线辐射的加速老化试验方法,能够有效地评估材料和产品在紫外线照射下的耐久性。通过UV紫外老化试验,企业可以及早发现产品缺陷,降低质量风险,提高产品竞争力。