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一、氙灯老化试验是什么?
氙灯老化试验是一种利用氙弧灯模拟并加速材料在真实使用环境中遭受的全光谱太阳光、雨水、露水等气候因素的老化测试。
核心目的:在实验室内,通过强化和可控的环境条件,在短时间内再现户外数月甚至数年才能出现的材料损伤,从而快速评估材料的耐候性和光稳定性。
二、基本原理
其核心原理在于“模拟”与“加速”:
全光谱模拟:氙弧灯发出的光谱经过适当滤光后,可以非常接近地球表面的全光谱太阳光,包括紫外线、可见光和红外线。这是它与主要模拟紫外线的UV老化试验的主要区别。
环境模拟:试验箱除了提供光照,还能精确控制:
温度:箱体空气温度和样品表面温度。
湿度:相对湿度。
水分:模拟降雨或凝露。
加速机制:通过提高光照强度、温度、湿度以及干湿交替循环的频率,来加速材料的老化过程。
三、主要应用领域
几乎所有在户外或光照环境下使用的材料都需要进行此项测试。
涂料与油墨:汽车面漆、建筑涂料、户外标识等,测试其粉化、变色、失光、开裂等。
塑料和橡胶:汽车零部件、户外家具、门窗型材、电线电缆等,测试其褪色、脆化、强度下降、表面开裂。
纺织品:户外服装、遮阳篷、汽车内饰等,测试其褪色、强度损失。
汽车工业:整车内外饰件,是氙灯老化测试的最大用户之一。
包装材料:评估在货架期内,光照对产品包装颜色和材质的影响。
四、测试标准与条件
不同行业和产品有不同的测试标准,标准规定了具体的测试条件。常见的标准包括:
ISO:如 ISO 4892-2 (塑料),ISO 16474-2 (涂料)
ASTM:如 ASTM G155 (通用),ASTM D7869 (汽车外饰)
SAE:如 SAE J2527 (汽车外饰),SAE J2412 (汽车内饰)
GB/T:如 GB/T 1865 (涂料),GB/T 16422.2 (塑料)
一个典型的测试循环可能包括:
光照阶段:在规定的辐照度、黑板温度和箱内湿度下持续照射数小时。
黑暗喷水阶段:关闭灯光,模拟降雨和夜晚条件。
冷凝阶段:通过加热箱内底部的水槽,产生100%湿度的热蒸汽,模拟露水侵蚀。
五、结果评估与失效指标
测试结束后,通过对比测试前后的样品,评估以下性能变化:
外观变化
颜色变化:使用色差计测量ΔE值。
光泽度变化:使用光泽度仪测量。
表面形貌:肉眼或显微镜观察是否出现粉化、起泡、开裂、斑点、霉变等。
物理/机械性能变化
力学性能:测试拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等是否下降。
电性能:对于绝缘材料,测试其绝缘电阻是否变化。
六、注意事项
选择正确的标准:必须根据产品的最终使用环境和行业要求选择合适的测试标准,否则结果没有意义。
光谱滤波器的选择:不同类型的滤波器用于模拟不同使用环境的光谱(如直射阳光、透过玻璃的阳光)。选择错误会导致光谱不匹配。
辐照度控制:氙灯的辐照度会随时间衰减,必须进行精确的监控和校准,以确保整个测试过程中光照强度的稳定性。
样品制备与摆放:样品的厚度、颜色、摆放位置都会影响测试结果。样品不能遮挡彼此的测试面。
结果的现实相关性:虽然氙灯老化是很好的相对比较工具(比较A配方和B配方哪个更好),但很难精确计算出实验室测试1小时等于户外暴晒多少天。相关性研究需要通过与实际户外暴露数据对比来确定。





