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PS材料在不同氙灯老化试验中的应用研究

作者:标准集团 添加时间:2019-08-26
气候和阳光辐照是损害涂料、塑料、油墨及其他高分子材料的主要原因,由于光照和潮湿对材料的破坏,每年造成亿万美元的经济损失。这种损害包括失光,褪色,黄变,开裂,脱皮,脆化,强度降低及分层等等。即使室内的光及玻璃窗透射的太阳光都会使一些材料老化,比如引起颜料、染料等褪色或变色。
氙灯老化试验目前已是众多汽车企业必检项目之一,汽车内外饰件用到的非金属材料有很多,如涂料、塑料、纤维织物、橡胶、皮革及装饰木纹件等等,并且形状多样,如何让氙灯试验更加准确,重复性更好,也成为热点讨论对象之一。 目前可执行的氙灯老化标准繁多,且已经有大量的数据结果,却少有人关注不同测试条件可对产品造成怎样的结果?各测试条件的严酷程度如何?
由此,测试团队经过8个月有目标的测试,选择具有代表性的测试对象(PS材料)和测试条件,收集数据400多组得出规律性结论。
 
1 试验部分
1.1 试样的选择
聚苯乙烯(Polystyrene,缩写PS)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物,是一种无色透明的热塑性塑料,具有高于100℃的玻璃转化温度。
聚苯乙烯具有优良的光学性能,透光率达88%~92%、折射率为1.59~1.60,可以透过所有波长的可见光,透明性材料在塑料中仅次于有机玻璃等丙烯酸类聚合物。但因聚苯乙烯耐候性较差,长期使用或存放时受阳光、灰尘作用,会出现浑浊、发黄等现象。
因其独有的特性,在此次研究中可得出相对理想的颜色变化值。
 
1.2 试验设备
Ci 4000氙灯老化试验箱:美国Atlas公司。
Q-SUN Xe-2HS 氙灯老化试验箱:美国Q-lab公司。
SP64积分球式分光光度计:美国X-rite。
 
1.3 试验方法
1.3.1 氙灯老化试验
造成老化的自然因素中,最大的老化损害由三个因素引起:光照,高温和潮湿。这三个因素中的任一个都会引起材料老化。它们往往同时发生作用,造成的危害将大于其中任一因素单独作用所造成的。
光照:不同的材料对光的敏感性也不同。对于经久耐用的材料,如大多数涂料、塑料,紫外线的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。紫外线的短波段300-400nm,低波段的光照是引起老化损害的最主要的原因。
高温:当温度升高时,光的破坏作用也将随之增大。尽管温度不影响主要的光致反应,它却影响次要的化学反应。实验室老化测试必须提供精确的温度控制,通常还通过升温的方法来加速老化过程。
潮湿:露水,雨水及高的湿度是引起潮湿危害的主要原因。相关研究表明,放在室外的物品每天都将长时间处于潮湿状态(平均每天8~12h)。研究也已发现由潮气形成的露水是室外潮湿的主要因素。露水造成的危害比雨水更大,因为它附着在材料上的时间更长,引起更为严重的潮湿吸收。雨水将引起热冲击,比如当一辆汽车在一个炎热夏日温度升高突然因阵雨而急剧降温,从而产生冲击现象。
氙灯老化试验条件中,主要控制的参数有:辐照度(含滤镜)、黑板/黑标温度、箱体温度、湿度和喷淋。辐照度模拟光照的强弱程度,黑标温度/黑板温度/箱体温度模拟高温环境,湿度、喷淋模拟潮湿环境。
 
由此选择具有代表性的氙灯老化条件:
 
1.3.2 色差测量
使用积分球光度计测量△E*ab。测试条件为D65标准光源,10°的观察角,测量孔径4mm,结果为包含镜面反射。
 
2 结果与讨论
在各氙灯老化试验的不同阶段测量样品的颜色值,绘制颜色变化曲线。

 
结论5:条件7相比较其他测试条件可得出:使用Q/B滤镜,300h试验周期后,色差值增加趋势明显。可见270nm~290nm的光谱对PS材料颜色变化的影响更大。
结论6:条件8相比较其他测试条件得出:多雨环境相比较高温干燥环境、湿热环境,其对PS材料颜色变化的影响相对较弱。