光老化實驗試驗基礎培訓.ppt

實驗室光老化實驗基礎,主講：顏景蓮,內(nèi)容概要,老化基本因素 試驗室老化技術 碳弧燈老化試驗,不得不進行測試(規(guī)定要求) 65% 與競爭對手的材料進行比較 15% R&D 10% 保修要求/其它 10%,為什么測試？,為什么測試？,為什么測試？,根據(jù)材料性能分級 將新材料與“已知”材料進行比較 找出可能的失效機理 評估表面處理或其它處理方法 確定相關性 預測產(chǎn)品使用壽命,1. 老化基本因素,光：質(zhì)量/數(shù)量 水：數(shù)量/相態(tài) 溫度：數(shù)量/循環(huán),UV 紫外線,295-400nm,6.8%,Visible 可見光,400-800nm,55.4%,IR 紅外線,800-2450nm,37.8%,以上數(shù)據(jù)引自CIE出版物85表4,1.1 光能,UVA,UVB,UVC,Visible,IRA,IRB,IRC,200,280,315,400,800,1400,3000,1,000,000,日光組成,波長越短, 光子能量越高。短波可能具備足夠的能量打斷化學鍵。,波長(nm),相對光能,250,300,350,400,450,500,550,600,700,800,650,750,E = h = h c/,E = Energy 光能 h = Plancks Constant 普朗克常數(shù) = Frequency 頻率 c = Velocity 光速 = Wavelength 波長,日光輻射,水平面,日光輻射 (總輻射),1.2 水/濕度,相態(tài)：氣態(tài)/液態(tài)/固態(tài) 物理作用： 水合/脫水過程(氣態(tài)/液態(tài)) 結(jié)冰/解凍循環(huán)（固態(tài)/液態(tài)） 侵蝕(液態(tài)) 熱沖擊(液態(tài)) 沖擊(固態(tài)),化學作用 溶劑(氣態(tài)/液態(tài)) 試劑/水解介質(zhì)(氣態(tài)/液態(tài)) pH 調(diào)節(jié)劑(氣態(tài)/液態(tài)),水/濕度,直接影響 熱化作用 反應速度 膨脹/收縮系數(shù),協(xié)同作用 試樣溫度 最高溫度 蒸發(fā)/揮發(fā),1.3 熱/溫度,模擬并加速 光：質(zhì)量/晝夜循環(huán) 水：濕度/降雨/冷凝 溫度,2. 試驗室老化技術,理想特性 重復性 重現(xiàn)性 獨立控制各應力,2.1 實驗室老化,基準日光譜,基準日光譜,基準日光譜,聚合物敏感波長,2.2 實驗室模擬日光,碳弧燈 紫外光 氙弧燈 其它光源,碳弧燈,封閉式/紫外型碳弧燈 開放式/陽光型碳弧燈,碳弧燈與日光光譜,結(jié)論 不能精確模擬自然日光； 可作為篩選工具； 在一些汽車標準中仍然使用。,碳弧燈,熒光燈光源: UVB-313 UVB-FS40 UVA-340 UVA-351,紫外光,紫外燈與日光光譜,紫外光源,結(jié)論 不能精確模擬自然日光，僅包括紫外部分； 可作為材料篩選工具； 相關性較差；,氙弧燈,氙弧燈,氙弧燃燒器,氙弧燈組合,氙弧燈,波長納米,(W/m2/nm) 輻照度,日光 紅外吸收涂層/ 鈉鈣玻璃,氙弧燈與日光光譜,氙弧燈,結(jié)論 精確模擬自然日光 獨立控制應力因素 良好的重復性與重現(xiàn)性,要兼顧相關性與加速性，采取折衷的辦法； 試驗越快，越有可能不相關； 10或更高的加速因子都是由材料/環(huán)境決定的； 沒有通用的相關因子； 相關因子由經(jīng)驗獲得。,相關性,降低相關性的因素 短波曝曬 高強度曝曬 連續(xù)光照曝曬 不真實的試樣溫度 不同顏色材料之間的不真實/不存在的溫差 不真實/不存在的溫度循環(huán) 不真實/不存在水分分布,相關性,3. 碳弧燈老化試驗,ASTM D750 - 06 橡膠材料的碳弧燈老化試驗裝置 ASTM D822 - 01(2006) 涂層的開放式碳弧燈試驗方法 JIS A 1415-1999 聚合物建筑材料暴露于試驗室光源的方法 JIS D0205-1987 汽車零部件耐候性試驗方法 AATCC 16-2004. 色牢度,JIS D0205-1987,準備：標識樣品，初始測量，平板形，尺寸：70150mm 。 安裝：樣品安裝在夾具上，應當不承受任何應力。 暴露：試驗前應確定試驗箱能夠按照并維持規(guī)定條件運行。 調(diào)整：每20小時調(diào)整一次樣品位置。 移出：在規(guī)定的時間之后，應當移出樣品，并盡快按照進行評價測量。 維護：定時更換和清洗氙弧燈、更換和清洗濾管。,測試步驟,表面狀況 應當對樣品的暴露面進行外觀缺陷的檢查（如裂紋、粉化、污 點、剝落以及開裂）。 變色 對于非單色或