一、 时间的折叠术:什么是加速老化试验?
•光老化: 尤其是太阳光中的紫外线,会破坏塑料的聚合物分子链,导致褪色、表面粉化和强度下降。
•热老化: 持续或循环的高温会加速塑料内部的热氧化反应,使其变脆、失去弹性。
•湿气老化: 湿气和雨水会渗透到材料内部,可能引起水解反应或造成物理性的溶胀,影响尺寸稳定性和电气性能。
二、 核心原理:如何“加速”老化?
•强化光照: 使用氙灯或紫外荧光灯模拟并强化太阳光谱,尤其是紫外线部分,使材料在几周内接收到的紫外辐射量相当于户外暴晒数年的总和。
•升高温度: 将试验箱内的温度设定在远高于实际使用环境的水平(如50°C至100°C甚至更高),极大地促进热氧化过程。
•加湿与喷淋: 通过控制试验箱内的湿度并进行周期性喷淋,模拟雨、露甚至高湿度气候的侵蚀效果。
这些严苛条件共同作用,迫使塑料材料在短时间内经历其在自然环境下长期才会发生的化学和物理变化。
三、 常见的试验方法与设备
1.氙灯老化试验: 这是应用最广泛的方法。氙灯光谱最接近完整的太阳光谱,能很好地模拟全日光老化。试验箱可以精确控制光照强度、箱内温度、黑板温度及相对湿度,常用于测试塑料的颜色稳定性、光泽保持率和机械性能衰减。
2.紫外荧光老化试验: 主要利用紫外灯管来强化紫外线的影响。这种方法对于评估主要由紫外线引起的老化(如开裂、粉化)特别有效,且成本相对较低。
3.热空气老化试验: 将样品置于高温烘箱中,不施加光照,仅通过热应力来评估塑料的热稳定性、氧化诱导期和长期耐热性能。这对于评估在高温环境下使用的塑料部件(如引擎舱内的零件)至关重要。
四、 从实验室数据到真实世界:科学关联与挑战
•非线性的衰减: 材料性能的衰减并非总是线性的,在超高应力下可能会触发在自然环境下不会发生的失效机制。
•复杂的环境交互: 自然老化是光、热、湿、污染物等多种因素复杂交织的结果,实验室难以完美复现。
五、 重要意义与应用价值
•指导材料筛选: 在产品设计阶段,快速比较不同塑料配方或添加剂的耐候性,优选出最佳材料。
•预测产品寿命: 为产品提供科学的质量保证期和寿命预测,增强品牌信誉。
•控制产品质量: 作为质量控制手段,确保不同批次的原材料和成品性能一致。
•加速研发创新: 大大缩短新产品的研发周期,使高性能、长寿命的新材料能更快地推向市场。


