兩種光老化設(shè)備QUV紫外熒光老化試驗箱和Q-Sun氙燈老化試驗箱比較

    摘要: 紫外熒光老化試驗箱QUV采用熒光紫外燈為光源。通過模擬自然光中的紫外輻射和冷凝.對材料進行加速耐候性試驗:以獲得材料耐候性的結(jié)果。氙燈老化試驗箱Q-Sun采用能模擬全陽光光譜的氙弧燈來再現(xiàn)不同環(huán)境下存在的破壞性光波，用來進行老化的環(huán)境模擬和加速試驗。QUV和Q-Sun同屬加速老化和測試材料光穩(wěn)定性的設(shè)備，能提供快速且可重復(fù)的測試結(jié)果。本文論述了這兩種儀器的特點和相關(guān)主要標(biāo)準(zhǔn)。并比較了兩者之間差別。

  高分子材料在日常生活中應(yīng)用廣泛，在其長期使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)變色、粉化、起泡、 裂紋、脫落等老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的機械性能、外觀表現(xiàn)等特性。因此:如何高效、準(zhǔn)確地評價高分子材料及其制品的耐老化性能;對高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展極其重要

   老化試驗的研究方法主要有兩種，自然環(huán)境老化和人工加速老化。自然環(huán)境老化是評定材料實際壽命的最好方法，但試驗周期長,環(huán)境條件不可控，因此其實際應(yīng)用受到限制。為了縮短試驗時間，通常采用人工加速老化試驗方法，在室內(nèi)或設(shè)備內(nèi)模擬大氣環(huán)境條件或某種特定的環(huán)境條件。其中光老化是較常采用的老化方法加速檢測老化和光穩(wěn)定性的設(shè)備較常見的有紫外熒光老化試驗箱(QUV)和氙燈老化試驗箱(Q-Sun),這些檢測設(shè)備被廣泛用于研究開發(fā)、質(zhì)量控制和材料檢定.能提供快速且可重復(fù)的老化測試結(jié)果[5],適用于食品接觸材料、醫(yī)用材料等的老化研究。

   QUV紫外熒光老化試驗箱是模擬老化的具有破壞效果的實驗室儀器。它可用于預(yù)測材料暴露在室外環(huán)境下的耐久性。QUV自帶的冷凝系統(tǒng)可模擬雨霧。熒光紫外燈模擬陽光的損害現(xiàn)象，暴露溫度可自動控制。幾天或幾周后，QUV會造成幾個月成幾年在室外才可能發(fā)生的破壞效果。觀察到的材料的變質(zhì)情況包括褪色、風(fēng)化、開裂、模糊、起泡、光澤消失、強度減小以及脆化等問。Q-Sun氙燈老化試驗箱是模擬氣候腐蝕效果的實驗室設(shè)備，用來測試材料的耐候性能。它能在幾天或數(shù)周內(nèi)產(chǎn)生戶外幾個月甚至幾年的老化效果。能觀察到的效果包括褪色、白化、龜裂、破裂、霧化、水泡、光澤降低、強度降低和脆化等

 2儀器介紹

本文介紹的QUV紫外熒光老化試驗箱由愛佩公司生產(chǎn)，型號為AP-UV3-2  。該老化試驗箱具備噴淋、輻照強度閉環(huán)自動控制功能、黑板溫度的直接設(shè)定和閉環(huán)自動控制功能以及水溫加熱自動控制功能?？蛇M行循環(huán)溫度控制和冷凝溫度控制，具有精密的太陽眼光照控制系統(tǒng)。能選擇合適的輻照度(輻照在單位面積上的光的比率)。太陽眼自動保持正確的照度,控制器通過4個傳感器監(jiān)控UV強度。相比替補輪換系統(tǒng)可彌補燈的差別，從而更好地控制輻照度?？晒┻x擇不同的光照情況，例如，UVA-340可以設(shè)定以下幾種光照情況:

(1)太陽最大值(相當(dāng)于夏季正 午日光),得到快速效果:

(2)UV最大值(高于無太陽眼控制的照度的75%),得到快速效果;

(3)平均最優(yōu)值(相當(dāng)于三月/九月的日光)。平均或低于UV照射。

  使用UVB-313 燈，能以最大的UV值進行快速試驗。進行質(zhì)量控制或非常耐久的材料的試驗。本文介紹的Q-Sun氙燈試驗箱由美國Q-LAB公司生產(chǎn)，型號為Q-Sun Xe-3HBS。Q-Sun配備了輻照控制、相對濕度和黑板溫度(X-10235-X)及箱體溫度的控制與監(jiān)控,并帶有水噴淋系統(tǒng)。該儀器用氙燈模擬陽光的破壞效果。用噴淋功能(可選項)模擬雨和露，其曝曬、黑暗、噴淋的次序是被自動控制的?？稍O(shè)置循環(huán)程序控制溫度和相對濕度:并具有精密的太陽眼光照控制系統(tǒng)，可選擇光強(照射在平面_上光能的比率)的強弱，太陽眼自動保持正確的光強。

 4 QUV 和Q-Sun的比較

Q-Sun模擬太陽光的所有光譜，包括紫外線UV、可見光和紅外線。氙燈光譜在295-800 nm范圍內(nèi)基本上與太陽光的光譜相吻合。Q-Sun 常被用來測試對紫外線的長波段、可見光及紅外線較敏感的樣品。QUV則無法模擬全光譜太陽光。在紫外線的短波區(qū)域，即從365 nm到太陽光的最低波段，QUV能很好地模擬太陽光，卻無法模擬長一點的波長。對于曝露在室外的經(jīng)久耐用的材料。紫外線的短波段300~400 nm是引起老化損害的最主要原因，因此QUV常用來測試暴露在室外的樣品。通常，在涂層、粘合劑、屋面材料和紡織品等材料的老化試驗中較多選用QUV,在印刷油墨類、塑料制品中較多選用Q-Sun。在進行人工加速老化試驗時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)光源特點、試驗?zāi)康?、受試材料的種類和應(yīng)用領(lǐng)域來選取不同的人工加速光老化試驗方法和適當(dāng)?shù)脑囼灄l件、評判參數(shù)。測試的最佳方法依賴于測試需要，選對方法和儀器能使實驗結(jié)果更為有效。

5試驗結(jié)果比較

國內(nèi)對QUV和Q-Sun兩種老化試驗方法的對比研究較少。利用QUV和Q-Sun對7種不同基料不同顏色的漆進行老化試驗，發(fā)現(xiàn)在失光試驗方面, 200 h內(nèi)兩種方法有較好的可比性.而200 h后缺乏規(guī)律性。在變色試驗方面，QUV沒有Q-Sun的對比系數(shù)高。在粉化模擬性方面，QUV相對Q-Sun更具優(yōu)異性。薛一心等叫利用QUV和Q-Sun對PVC-U異型材進行老化變色分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)。QUV在1000 h內(nèi)展現(xiàn)了PVC-U異型材老化的3個階段。按國標(biāo)利用Q-Sun進行老化用時6000 h與QUV老化800 h變色量相當(dāng)。在對一定的配方體系及老化條件建立一定的對比模型后，利用QUV可在一-定程度上預(yù)測Q-Sun的老化結(jié)果。綜上所述，QUV與Q-Sun有很好的互補性,二者各有所長，在具體應(yīng)用中，可以根據(jù)對材料性能要求的側(cè)重不同，選擇合適的老化試驗方法。