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氙灯老化试验机试验方法及材料老化性能的改善途径

作者:标准集团 添加时间:2017-02-28 11:41

  耐光色牢度测试是指将纺织品试样与一组蓝色羊毛标样一起置于人造光源下按照规定条件进行曝晒,然后将二者进行变色对比来评定色牢度。耐光色牢度的测试方法很多,表6列出了几种常用的标准方法。

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  改善途径:

  染料的光褪色机理非常复杂,但主要是染料吸收光子后被激化,发生一系列光化学反应使结构被破坏,导致变色和褪色。纺织品的耐光色牢度主要取决于染料的化学结构,以及它的聚集状态、结合状态和混合拼色的情况。因此,合理选用染料非常重要。

  ,根据纤维性质和纺织品用途选用染料。对纤维素纤维纺织品,应选用抗氧化性较好的染料;对于蛋白质纤维,应选用抗还原性较好或含有弱氧化性添加剂的染料;其它纤维则应根据对褪色的影响来选用染料。为了增强染料分子结构中偶氮基的耐光氧化稳定性,在染料合成过程中,通常在偶氮基的邻位引入一些强吸电子基团,从而降低偶氮基氣原子的电子云密度。另外,还可以在偶氮基的两个邻位引人羟基,利用其配位能力与重金属络合,从而降低偶氮基氢原子的电子云密度,并对偶氮基起到屏蔽作用,终提高染料的耐光色牢度。

  第二,应根据颜色深度选用染料。大量试验证明,活性染料在纤维素纤维上的耐光色牢度与所染色泽的深浅成正比,即色泽越深,耐光色牢度越好。这是由于染料在纤维上的浓度越高,染料分子的聚集度越大,同样数量的染料接触空气、水分和光照的表面积就越小,染料被光氧化的几率也越低。反之,色泽越浅,染料在纤维上大多呈高度分散的状态,受光照的几率较高,终使耐光色牢度明显下降。因此,染浅色品种,应选用耐光牢度较高的染料。此外,织物上添加了许多后整理剂如柔软剂和抗皱整理剂等,也会降低产品的耐光牢度。因此,应选用对这些整理剂不敏感的染料。

  第三,应选用耐光稳定性、配伍性好的染料拼色。不同染料的褪色性能不同,甚至光褪色机理也不同。有时,一种染料的存在会敏化另一种染料的褪色。拼色时,应选用相互不会敏化,甚至可以提高耐光稳定性的染料,这在染深色品种如黑色时,尤为重要。三原色中的一只染料过快褪色,将很快导致染色纤维或织物发生变色,而褪色的染料残余物还会影响未褪色的另外两只染料的光稳定性。合理控制染色工艺,使染料与纤维充分结合,尽量避免水解染料和未固着染料残留在纤维上,是获得较高耐光色牢度的重要途径。

  据科学研究分析,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。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。

  户外天然老化测试:

  户外老化测试的结果是接近于自然老化的一种测试方式。根据产品的使用条件,我们可以选择不同地点进行室外曝晒测试,如美国两个标志性地点:佛罗里达和亚利桑那晒场。佛罗里达和亚利桑那的自然条件比较,佛罗里达为高辐照强度、高温、高湿度的典型的亚热带气候。苛刻的气候对于户外曝晒试验是理想的地点,尤其对湿度敏感的材料,如涂料、建筑材料和塑料的测试是格外有用的。而且,佛罗里达对于抗霉试验也是非常好的。

  亚利桑那则为产品提供更为严酷的曝晒环境。相比于佛罗里达,高紫外线、极其高的温度、大幅度的日温差波动和低湿度水平是为典型的沙漠气候。在亚利桑那,年辐照度比佛罗里达多 20%;高气温通常高出 15 ℃。对于大多数材料来说,在这种苛刻的环境下降解速度比在佛罗里达要快得多。对于涂料的颜色、塑料的热老化和物理性能、塑料涂层的耐光以及纺织品的抗张强度等有显著的影响。由于上述两个自然曝晒场比温和气候条件的地区能出现更快速的降解过程,所以人们通常会采用“佛罗里达耐候性”和“亚利桑那耐候性”作为耐用性试验的基准。

  实验室加速老化测试:

  由于自然的老化测试需要几年的时间才能决定老化结果,对您的时间、日程安排、经费都是很大的考验,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、可用于质量控制和材料稳定性测试,同时,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,且整个试验过程都可由测试箱来完成。

  人工加速老化大致有碳弧灯模拟加速、紫外光加速人工老化、氙弧灯加速老化三大类。碳弧灯模拟加速老化试验箱是早出现的,因为维修费用高、不能校正、模拟光谱范围狭窄等缺点,现在已很少使用的人已经不多。

  根据对材料不同的老化要求,客户可选择不同的紫外灯管。此外,QUV紫外加速试验机还拥有太阳眼功能,太阳眼是一种高精密的光度控制系统,其可以允许用户选择所期望的光照度水平,在太阳眼反馈回路系统的帮助下,可以对光照强度进行连续监测、全自动精确维护。当选择强度为 0.68W/m2/nm,波长为340的UVA-340 灯,就可与夏季正午阳光强度相匹配。同时,QUV还可以模拟雨水和露水的影响,可采用冷凝和水喷淋两种方式达到目的。冷凝与自然的潮湿一致,通过升温加速试验过程,产生的冷凝产物为纯净水-在样品上无水渍或杂质产生。喷淋是模拟由于稳定温度剧变和雨水冲刷所造成的机械侵蚀。

  适用于紫外加速老化测试的标准国际上主要有 ISO 4892—1:1999 《塑料实验室光源曝露试验方法 部分:通则》;ISO 4892—3:1994 《塑料实验室光源曝露试验方法 第三部分:荧光紫外灯》;ASTM G—151《非金属材料实验室光源曝露加速试验装置的试验标准》;ASTM G—154 《非金属材料的紫外线荧光光源暴露试验方法》等。

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