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人工氣候老化-碳弧燈檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-18 03:03:37 更新時(shí)間：2025-08-17 03:03:37

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

人工氣候老化-碳弧燈檢測(cè)：全面解析檢測(cè)項(xiàng)目、儀器、方法與標(biāo)準(zhǔn)

人工氣候老化測(cè)試是評(píng)估材料在長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境條件下性能退化的關(guān)鍵手段，尤其在涂料、塑料、紡織品、橡膠、建筑材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。其中，碳弧燈檢測(cè)作為最早期且最具代表性的加速老化測(cè)試方法之一，因其能夠有效模擬太陽光中的紫外輻射與熱效應(yīng)，被廣泛用于產(chǎn)品耐候性評(píng)價(jià)。碳弧燈檢測(cè)通過使用高強(qiáng)度碳弧光源，模擬太陽光中的紫外線、可見光和紅外輻射，使試樣在受控的溫濕度環(huán)境中經(jīng)歷加速老化過程。該方法特別適用于評(píng)估材料在日光長(zhǎng)期照射下的變色、開裂、粉化、強(qiáng)度下降等性能劣化現(xiàn)象。隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新和檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，碳弧燈檢測(cè)方法已形成一套完整的檢測(cè)體系，涵蓋了從檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)定、儀器配置、測(cè)試條件選擇到結(jié)果評(píng)價(jià)的全流程。目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用的碳弧燈檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）發(fā)布的ISO 4892-2、美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）的ASTM G155以及中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16422.2等。這些標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了光源類型、輻照強(qiáng)度、溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，還對(duì)試樣制備、測(cè)試周期和結(jié)果判定提供了科學(xué)依據(jù)，確保了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可比性和可靠性。因此，深入理解碳弧燈檢測(cè)的核心要素，包括檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)儀器、檢測(cè)方法與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化材料配方、延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命具有重要意義。

主要檢測(cè)項(xiàng)目

在碳弧燈老化檢測(cè)中，常見的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括：

顏色變化（色差）：通過色差儀測(cè)量試樣在老化前后顏色的差異，評(píng)估材料的耐變色性能。
光澤度變化：檢測(cè)材料表面光澤度的降低程度，反映其表面老化情況。
表面開裂與粉化：觀察試樣表面是否出現(xiàn)裂紋、起泡、剝落或粉化現(xiàn)象。
機(jī)械性能退化：如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度等指標(biāo)的變化。
透明度或透光率變化：適用于透明或半透明材料（如塑料薄膜、玻璃涂層）。

檢測(cè)儀器

碳弧燈老化試驗(yàn)箱是實(shí)現(xiàn)該檢測(cè)的核心設(shè)備，其主要組成部分包括：

碳弧燈源：通常采用高壓碳弧燈（如Xenon Arc Lamp的替代方案），可產(chǎn)生接近太陽光的光譜分布。
溫濕度控制系統(tǒng)：精確調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度與相對(duì)濕度，實(shí)現(xiàn)模擬自然環(huán)境中的溫濕循環(huán)。
輻照度測(cè)量系統(tǒng)：配備紫外輻射傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控并控制輻照強(qiáng)度。
樣品架與旋轉(zhuǎn)裝置：確保試樣均勻受光，避免局部過熱。
數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的自動(dòng)記錄與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

常見品牌包括Q-LAB、Atlas、Spectrum等，其設(shè)備符合ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)，具備高穩(wěn)定性與重復(fù)性。

檢測(cè)方法

碳弧燈檢測(cè)通常遵循以下步驟：

試樣制備：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求裁取標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣（如100mm×50mm），表面清潔無污染。
初始性能測(cè)試：測(cè)量初始顏色、光澤度、機(jī)械性能等基礎(chǔ)參數(shù)。
設(shè)定測(cè)試條件：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇燈型（如A型、B型碳弧燈）、輻照強(qiáng)度（如0.55 W/m2 @ 340nm）、溫度（如60℃）、濕度（如65% RH）等參數(shù)。
開始老化測(cè)試：將試樣放入試驗(yàn)箱，運(yùn)行設(shè)定周期（如100小時(shí)、300小時(shí)等）。
中間與終期檢測(cè)：在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)取出試樣，進(jìn)行外觀檢查和性能測(cè)試。
結(jié)果分析與報(bào)告：對(duì)比老化前后數(shù)據(jù)，計(jì)算色差（ΔE）、光澤保持率、強(qiáng)度損失率等，出具檢測(cè)報(bào)告。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國際和國內(nèi)主要采用以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碳弧燈老化檢測(cè)：

ISO 4892-2:2013《塑料——實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法——第2部分：碳弧燈》
ASTM G155-21《使用人工光源的高分子材料加速老化試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》
GB/T 16422.2-2014《塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第2部分：氙弧燈》（注：雖然標(biāo)題為氙弧燈，但碳弧燈方法在部分標(biāo)準(zhǔn)中仍被參考）
IEC 60529-2013（部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中涉及耐候性測(cè)試要求）

這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光源類型、輻射波長(zhǎng)范圍、測(cè)試周期、溫濕度控制、評(píng)價(jià)指標(biāo)等均做出明確規(guī)定，是企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證、質(zhì)量控制和研發(fā)優(yōu)化的重要依據(jù)。