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氙燈老化測試

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發(fā)布時(shí)間：2025-03-12 15:57:45 更新時(shí)間：2025-03-11 15:59:20

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

氙燈老化測試用于模擬材料在戶外光照、溫度、濕度等綜合環(huán)境下的耐候性，廣泛應(yīng)用于汽車、涂料、塑料、紡織品及光伏組件等領(lǐng)域的可靠性評估。以下是基于 ISO 4892-2:2021（塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露方法）、ASTM G155-21（非金屬材料氙燈老化測試） 及 GB/T 16422.2-2022（塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法） 的系統(tǒng)化檢測方案：

一、測試原理與核心參數(shù)

模擬環(huán)境	氙燈光譜范圍	關(guān)鍵控制參數(shù)
太陽光譜	290~3000nm（紫外-紅外）	輻照度（0.35~1.20 W/m²@340nm）
溫度與濕度	黑板溫度（BPT 40~110℃）	箱體溫度（38~~70℃）、相對濕度（10~~95%）
噴淋與冷凝	模擬雨水/露水循環(huán)	噴淋周期（18min/102min停）、冷凝模式

二、核心檢測項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)

檢測類別	關(guān)鍵參數(shù)	測試方法	標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
顏色變化	ΔE≤1.5（灰卡4級(jí)）	分光測色儀（D65光源，10°觀測角）	ISO 4582:2017
光澤度保留率	≥80%（60°入射角）	光澤度計(jì)（BYK-Gardner micro-TRI-gloss）	ASTM D523-14
力學(xué)性能保留率	拉伸強(qiáng)度≥70%、沖擊強(qiáng)度≥60%	萬能材料試驗(yàn)機(jī)（ASTM D638/D256）	ISO 527-2:2012
涂層附著力	劃格法（0級(jí)，無脫落）	劃格器（間距1mm/2mm）	ISO 2409:2020
分子結(jié)構(gòu)變化	羰基指數(shù)（≤0.1）	FTIR光譜分析（峰值1720cm?¹）	ASTM D6866-21
外觀評級(jí)	無龜裂、起泡、粉化（等級(jí)≥3級(jí)）	目視/顯微鏡觀察（ISO 4628系列標(biāo)準(zhǔn)）	ISO 4628-1:2016

三、測試流程

1. 條件設(shè)定（以汽車外飾件為例）

輻照度：1.20 W/m²@340nm（模擬亞利桑那沙漠光照）；
循環(huán)周期：光照102min（黑板溫度89℃）→ 噴淋18min；
總時(shí)長：1000~~2500小時(shí)（對應(yīng)戶外曝曬1~~3年，ASTM G154加速模型）。

2. 樣品制備

尺寸：70×150mm（標(biāo)準(zhǔn)樣條），厚度依材料特性；
預(yù)處理：清潔（異丙醇擦拭）、恒溫恒濕平衡（23℃/50% RH×24h）。

3. 測試操作

安裝樣品于旋轉(zhuǎn)樣品架（確保均勻曝光）；
設(shè)定光強(qiáng)、溫濕度、噴淋程序；
定期停機(jī)取樣（如每250小時(shí)）進(jìn)行中間評估。

4. 結(jié)果分析

色差ΔE：CIELAB色空間計(jì)算（ΔL*, Δa*, Δb*）；
老化因子：老化因子=老化后性能初始性能×100%（≥60%合格）老化因子=初始性能老化后性能?×100%（≥60%合格）

四、設(shè)備與工具推薦

設(shè)備/工具	用途	推薦型號(hào)/品牌
氙燈老化試驗(yàn)箱	模擬全光譜光照與溫濕度循環(huán)	Q-Lab Q-SUN Xe-3（水冷式）
分光測色儀	顏色變化定量分析	X-Rite Ci64（D65光源，多角度）
傅里葉紅外光譜儀	分子鏈氧化降解檢測	Thermo Nicolet iS50
紫外輻照度校準(zhǔn)儀	氙燈光譜能量分布驗(yàn)證	Ocean Insight HDX-XR-340

五、國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對比

參數(shù)	ISO 4892-2:2021	ASTM G155-21
輻照度控制點(diǎn) 340nm（0.35~1.20 W/m²）	340nm（0.35~1.20 W/m²）	340nm（0.35~1.20 W/m²）
噴淋水質(zhì) 去離子水（電導(dǎo)率≤5μS/cm）	ASTM D1193 Type IV水	GB/T 6682三級(jí)水
測試周期定義光照+噴淋+暗周期	光照+噴淋（可選冷凝）	等同ISO 4892-2

六、常見問題與優(yōu)化建議

問題現(xiàn)象	原因分析	解決方案
色差超標(biāo)（ΔE>2）	紫外線引發(fā)顏料/染料分解	添加UV吸收劑（如Tinuvin 326）
涂層粉化	樹脂基體光氧化斷裂	提高交聯(lián)密度或改用耐候性樹脂（如氟碳）
樣品表面溫差大	氙燈濾光系統(tǒng)老化或樣品架遮擋	更換濾光片，調(diào)整樣品間距（≥20mm）

七、測試報(bào)告與認(rèn)證

報(bào)告內(nèi)容：
- 材料類型、測試條件（輻照度、溫濕度、循環(huán)模式）、總時(shí)長；
- 檢測數(shù)據(jù)（色差、力學(xué)保留率、分子結(jié)構(gòu)變化）；
- 結(jié)論（如“符合ISO 4892-2:2021，等效戶外曝曬2年”）。
認(rèn)證要求：
- 汽車行業(yè)：需通過SAE J2527/JIS D 0205等車規(guī)測試；
- 光伏行業(yè)：IEC 61215（組件老化）結(jié)合氙燈測試；
- 建材行業(yè)：AAMA 2605（外墻涂料耐候性認(rèn)證）。

通過氙燈老化測試，可有效預(yù)判材料在實(shí)際使用中的壽命與失效模式，指導(dǎo)配方優(yōu)化與質(zhì)量控制。建議根據(jù)應(yīng)用場景選擇等效加速模型（如沙漠、海洋氣候），并定期校準(zhǔn)設(shè)備光源（每500小時(shí)更換氙燈管，每1000小時(shí)更換濾光片）。