塑料、橡胶、纤维、涂料和胶黏剂被称为五大合成高分子材料。它们长期暴露于太阳光下,极易发生如褪色、脆化、开裂、发粘、发硬以及机械性能变差等老化现象,致使其服役寿命大大缩短。有些材料,即使是在室内使用,时间久了,也会老化变色,其中,浅色ABS即是大家所最为熟悉的案例了。
在太阳光中,290nm-400nm波长范围内的紫外光,由于其能量高,且在氧的参与下,极易引发高分子材料发生自由基链式光氧老化反应,造成高分子大分子链被切断或产生一定的交联,直接影响到了高分子材料的性能,也就是说,太阳光中的紫外光部分是引起高分子材料光老化的主要因素。
因此,很多高分子材料及制品在使用前必须先进行抗UV处理。那么,经过抗UV处理的材料的抗UV性能怎么测试和评价,用什么来测试和评价呢?
紫外老化试验箱,是老化试验设备中的一种。紫外老化试验箱采用荧光紫外灯(主要是UVA灯和UVB灯)为光源,通过模拟自然阳光中的紫外辐射和冷凝,对材料进行加速耐候性试验,以获得材料耐候性的结果。可模拟自然气候中的紫外、雨淋、高温、高湿、凝露、黑暗等环境条件,通过重现这些条件,合并成一个循环,并让它自动执行完成循环次数。它是对长期放置在户外的产品材料进行模拟,看产品是否有退色、变色、亮度下降、粉化、龟裂、变模糊、脆化、强度下降及氧化等现象,它还可以同时再现雨水与露水所带来的破坏性。

紫外老化试验箱
在实际应用中,需要进行紫外老化测试的高分子材料和产品主要有:塑料、橡胶、涂料、粘合剂、纺织品等合成纤维等,检测依据的标准有ASTM G-151、ASTM G-154、ASTM C1501、ASTM C1442、ISO 11507、ISO4892、GB/T14522、GB/T16585和GB/T16422.3等等,且不同国家或行业对紫外老化测试都制定了相应的国家标准或行业标准。因此,在进行紫外老化检测时,主要是根据客户要求的标准来进行测试评价。
紫外线根据波长可以划分为UVA(320~400纳米)、中波UVB(290~320纳米)和短波UVC(200~290纳米)三种。UVA具有很强的穿透力,能穿透玻璃;且一年四季,不论阴晴、朝夕都存在,对材料的损害是长期慢性的;UVB穿透力稍弱,但由于能量高,对材料造成的损害是即时和严重的;而UVC,在到达地面之前就被臭氧层吸收了,对材料的影响可以忽略。
因此,在现实生产中,对高分子材料抗UV性能的测试评价主要是针对UVA和UVB来说的。在进行紫外老化测试时,主要有两种紫外灯可供选择,即UVA灯和UVB灯。下图比较了太阳光、UVB灯和UVA灯的光谱,可见UVA灯可以更贴切的模拟太阳光中的紫外线,这也是UVA测试作为最常用测试评价方法的原因。而UVB灯则用于最大程度的加速试验 ,可以很快地提供试验结果。
与氙灯老化试验箱相比,首先从价格上来讲,氙灯老化试验箱价格比较高,而紫外老化试验箱的价格那是相当便宜的;从使用成本上来看,氙灯老化试验箱的灯管使用寿命约1200h,而紫外老化试验箱灯管的使用寿命达2000h,且价格还低;从测试时间来看,紫外老化箱光加速老化倍率相对于其它光源更高,可在更短时间内取得平行对比的结果,适用于各种紫外光老化试验及特定材料的快速筛选。
但在此需要说明的是,紫外老化试验箱的光源只是模拟了太阳辐照中的紫外线部分,而在实际情况下,太阳光中的可见光、红外线等其它波长的光对材料老化的影响也不可忽略。因此,氙灯老化试验箱的模拟性更接近于太阳光。至于选择何种老化试验箱,还须根据实际需要而定。