光老化（紫外灯老化/氙灯老化）测试常见问题

紫外灯老化试验箱和氙灯老化试验箱分别是进行紫外线加速老化和氙灯加速老化试验的测试箱。通过模拟阳光、冷凝、模仿自然潮湿、试样在模拟的环境中试验几天或几周的时间，可再现户外可能几个月或几年发生的损坏。以下内容是光老化（紫外灯老化/氙灯老化）测试常见问题。

1、光老化测试的目的是什么？

每年由于老化所造成的经济损失数以亿计。老化常常造成纺织品、涂料、塑料以及其他一些有机物的物理性能发生变化，主要表现在变色、失光、强度下降、龟裂、剥落、粉化及氧化等。我们知道日光，特别是短波长的紫外光、高温、雨水、露水和以高湿度形式出现的湿气是造成上述损坏的主要因素。

进行老化测试的目的有下几点：

（1）降低退货风险

（2）为了符合相关质量技术标准。

（3）避免由老化所造成的损失。

（4）提高产品的声誉。

（5）提高产品的竟争力。

（6）进入高端市场。

（7）节省资源。

（8）生命周期预估。 

2、实验室加速老化有什么意义？较自然爆晒有什么优点？

由于自然的老化测试需要几年的时间才能决定老化结果，对一般的企业来说时间成本太高，特别在这个竟争比较激烈的时代，产品开发的周期都很短，如果一个新品的测试周期需要几年，那这个产品根本没有什么竞争力可言。同时，由于各地的气候条件千变万化，同样的被测材料有可能得到相差很大的老化结果，实验结果的重复性和可再现性不是很好。因而，人们倾向于使用实验室设备人工加速老化，这样不仅可以缩短试验周期、重复性好、可用于质量控制、材料稳定性测试以及材料的快速对比筛选测试。还有，该种方法的应用范围较广，因仅在室内使用，可以不受自然条件限制，仅考虑人为因素的影响即可，使用简便，可控性较高。 

3、实验室加速老化是多长时间相当于自然环境中的一年？

这个问题是最常问的一个问题，也是最难回答的一个问题，即使在老化方面知识渊博、经验丰富的研究人员们也会感到为难，目前没有一份标准或论文有明确指出，实验室加速老化是多长时间相当于自然环境中的一年或者给出明确的公式。主要原因是，自然条件变化的因素太多了，引起产品老化的因素很多如光照强度、光照时间、温度、湿度、降雨和污染物等等，实验室没办法全部都模拟出来。所以，目前大部分标准没有给测试时间，时间都是多方协商的结果。有的标准有给定时间，一种是实验室数据与长期使用得出来的数据比较得出来的的结果，比如大部份的汽车标准。另外一种是只考虑单一因素，比如：只考虑一个地区的光照总量，用辐照度反推出来的，最典型的标准是：

EN 12608-2003 门窗制造用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材.分类、要求和试验方法，计算公式如下：

 老化时间=年太阳辐照总量×年数×60%×67%÷550÷3600

 ----年太阳辐照总量：波长范围在300～2450nm内的各地区地面吸收的阳光年辐照总量，J/m2 ；

 ----60%：波长范围在300～800nm的辐照量占总辐照量的百分数，材料正因为吸收此范围的光照而引起老化降解；

 ----67%：温度修正系数。因在自然老化中，除了夏天，其他季节的平均气温相对较低；

 ----550：氙灯日晒老化机使用Boro/Boro滤镜组合时，其发射的光谱波长范围在300～800nm的辐照量，W/m2；

 ----3600：1小时=3600秒

A.温带气候   M类门窗（5年户外暴晒要求）

        年辐照总量：4×109J/m2

        老化时间=4×109 ×5×60%×67%÷550÷3600=4061h

        标准要求：4000h

B.热带气候   S类门窗（5年户外暴晒要求）

       年辐照总量：6×109J/m2

        老化时间=6×109 ×5×60%×67%÷550÷3600=6091h

        标准要求：6000h

4、辐照量提高一倍测试时间是否可以减少一半？（焦耳是否等效？）

经常有人问如果只考虑辐照量因素，原本辐照度0.55w/m2需做2000小时，如果辐照度提高1.1 w/m2，是不是只需要做1000小时，其实这种的想法是不对的，光老化一个缓慢的光老化过程，其中可能包含光反应、氧化反应、机械作用、温湿作用等等，虽然提高辐照度可一定程度上提高反应活性，但不这个反应并不按比列叠加了，一味的追求速度，可能会偏离了测试本身的意义，造成测试结果与实际的偏离。以下这个对比数据很好的说明这一点。

5、光老化测试分为哪几种？该怎么选择？

目前光老化测试主要有三种：紫外老化、氙灯老化、碳弧灯老化

（1）紫外加速老化（UV），紫外的波长一般在290~400nm之间，在短波紫外的波段可以较好模拟太阳光，短波紫外线通常引起聚合物的老化，如失光、强度下降、黄变、开裂、脆化，而且其灯管光谱稳定，随时间变化的它的光谱功率分布发生变化很小可提高测试的现现性和重复性，此外在模拟户外潮湿方面做的比较好，其冷凝系统（100%RH）比氙灯的水喷淋更强烈、真实。其深层渗透会引起破坏做用，如涂层的表面起泡、开裂、腐蚀等

（2）氙灯加速老化主要模拟的是太阳光，它波长一般在400~800nm之间，在长波紫外波段和可见光波段模拟效果较好，长波紫外波和可见光会会使颜料和染料发生褪色和颜色变化，因此产品关注颜色变化时，我们一般推荐用氙灯，此外，由于氙灯的滤镜是可以模拟透过玻璃窗等特殊条件，因而室内的条件一般也选用氙灯。

（3）碳弧灯老化，碳弧灯模拟加速老化试验箱是最早出现的，因为维修费用高、不能校正、模拟光谱范围狭窄等缺点，现在除了一些日本企业由于前期的大量数据都碳弧累积的，还在还在延续使用外，使用的人越来越少。但是，近年来一些日本企业也在尝试改用氙灯做测试。

6、光老化测试前需要确认的哪些参数？

分为以下两种情况：

A. 如果有标准请提供标准号和测试时间

B. 如果没标准请提供以下信息：  

（1）确认使用哪种光源做测试？一般由测试目的决定或由所依据标准推荐的。

（2）辐照度。

（3）使用哪种滤镜？紫外老化考虑选择滤镜的问题，氙灯必须按照产品使用的条件选择滤镜或者根据标准推荐。

（4）温度，黑板温度或黑标温度。

（5）是否喷淋？依产品使用的条件选择。

（6）测试时间，由协商决定，可参考本文第3点。

（7）其它信息，如湿度、箱体温度、循环控制等。

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