防腐塗層人工老化（耐候性）試驗方法

1定義(yi) 、目的及意義(yi)     
    防腐塗層的人工老化試驗是耐候性試驗的重要組成部分之一。耐候性試驗是指防腐塗層（也包括各種材料，尤其是以聚合物為(wei) 基礎的各種人工合成材料，這裏以防腐塗層代表）抵抗陽光、潮濕、雨、露風、霜等霜等氣候條件的破壞作用而保持原性能的能力。    
    防腐塗層在實際使用的過程中受到各種自然環境因素的作用，造成其物理化學和機械性能發生不可逆的變化並zui終導致防腐塗層破壞的現象，稱為(wei) 防腐塗層老化。常見的防腐塗層老化的現象有：變色（褪色）、失光、粉化、起泡、生鏽、裂紋、剝落等。由於(yu) 塗料的質量除了取決(jue) 於(yu) 各項物理性能指標外，更重要的是其使用壽命，即塗料本身對大氣的耐久性。這種耐候性zui能體(ti) 現塗料的真正實用價(jia) 值，是該塗料各種技術指標的綜合表現，故對塗料進行耐候性試驗是十分必要的。防腐塗層耐候性試驗分天然老化試驗和人工氣候老化試驗兩(liang) 種，天然老化試驗是將樣板曝露於(yu) 戶外自然條件下，觀察防腐塗層性能逐漸發生的變化，而人工氣候老化試驗是將把樣板放在能模擬戶外諸影響因素的人工氣候老化機中曝露，觀察防腐塗層性能逐漸發生的變化。    
    2檢驗方法介紹    
    由於(yu) 塗層zui終是在自然環境下使用，所以自然氣候曝露試驗（天然老化試驗）是評估樣板真實耐久性的zui可靠方法，也是發展可靠的實驗室加速老化技術依據和參照係統。所以需要先了解自然氣候曝露試驗，也稱戶外曝露試驗的概況。    
    2.1自然氣候曝露試驗原理    
    自然氣候曝露試驗（天然老化試驗）指在各種自然環境下研究大氣各種因素對防腐塗層所起的老化破壞作用，通過對試驗期間及試驗結束後樣板的外觀檢查以評定其耐久性，也可以在曝曬過程中或曝曬結束後進行防腐塗層的物理機械性能的測試。試驗根據大氣種類可分為(wei) 普通大氣、工業(ye) 大氣和海洋性大氣；根據氣候特征可分為(wei) 寒冷氣候、寒溫高原氣候、亞(ya) 濕熱氣候、亞(ya) 濕熱工業(ye) 氣候、濕熱氣候、幹熱氣候等。而曝露方法又可分為(wei) 朝南45℃、當地緯度、垂直緯度及水平曝露等。目前上通行的典型氣候條件為(wei) 美國的佛羅裏達亞(ya) 熱帶氣候和亞(ya) 利桑那沙漠氣候，這裏均建有世界zui大的曝曬場。這是因為(wei) 位於(yu) 美國南部的佛羅裏達具有：光照強、強紫外線、潮濕時間長、濕度大、氣候嚴(yan) 酷的特點。而亞(ya) 利桑那沙漠氣候是：高熱、紫外線強、低濕度。與(yu) 佛羅裏達比較，年光照要高20%，zui高氣溫要高15ºC，zui高黑板溫度要高20ºC，而且日溫差也相當大。我國與(yu) 美國緯度相近以上兩(liang) 個(ge) 氣候條件有相當的參考價(jia) 值。   
    2.1．1天然曝曬場的建立：    
    曝曬場應建立在平坦、空曠的地方，周圍無高大障礙物，使樣板能充分受到該地區各種大氣因素的作用，附近應無工廠煙囪和能散發大量腐蝕性氣體(ti) 的設施，以避免局部嚴(yan) 重汙染的影響。鹽霧氣候曝曬場應建在海邊或海島島上。曝曬場應具有必需的氣象觀測沒備和各種樣板塗層檢查儀(yi) 器及洗手池、上下水、照明電燈設施。氣象資料的觀測設備應視曝曬場環境、規模和人力、財力而定，若臨(lin) 近有氣象台（站）者，可直接采用當地氣象台（站）的數據。氣象資料主要包括：氣溫、濕度、日照時效、太陽輻射量、降雨量、風速、風向等。曝曬架應采用不影響試驗結果的材料製成，如木材、鋁合金、或經塗刷防腐塗料的鋼材製成，其結構力求堅固耐用，經得起當地zui大風力吹刮，並能自動調節曝曬角度。  
  2．1.2樣板的檢查方法   
    GB／T9276-1996中規定以年和月作為(wei) 曝露試驗的時間單位，如無特殊規定，投試三十月內(nei) 每半個(ge) 月檢查一次，三個(ge) 月後至一年，每月檢查一次，超過一年後，每三個(ge) 月檢查一次。由於(yu) 塗料品種的要求不同以及曝曬地區破壞速度的不同，檢查周期可根據情況適當變更：規定的檢查項目包括失光、變色、裂紋、起泡、斑點、生鏽、泛金、沾汙、長黴和脫落等。檢查方法主要有儀(yi) 器法和目測法兩(liang) 種，其中光澤和顏色測試，可按GB/T9754、GB／T9761和GB/T11186．2進行，塗層的老化評價(jia) 按GB／T9277進行。    
    2．1．3影響自然氣候曝露試驗結果的因素
    2．1．3．1氣候    
    我國國土麵積廣大．氣候類型複雜，從(cong) 南到北、從(cong) 東(dong) 到西氣候條件均不一樣，往往同一個(ge) 塗料配方在不同地區使用其性能差異很大。如：同樣的醇酸樣品采用同樣的施工工藝，經同時在天津、上海、武漢、重慶、廣州、海南島等地進行曝曬，可發現天津的樣板破壞zui慢，武漢、上海居中，重慶、廣州、海南島等地破壞zui快，而在重慶、廣州、海南島等地中又以海南島的樣板破壞zui厲害。而海南島的氣候條件非常類似典型的佛羅裏達亞(ya) 熱帶氣候條件。    
    2．1．3．2季節    
    樣品的耐候性試驗結果除與(yu) 氣候、地區有關(guan) 外，曝曬季節對其影響也很大。春夏秋冬四個(ge) 季節，就對樣板防腐塗層破壞zui大的紫外光輻射來講，春季、夏季的紫外光輻射強度以及平均日照均遠遠超出秋、冬兩(liang) 個(ge) 季節。正因為(wei) 季節不同，樣板經曆的氣候條件不同，因此防腐塗層的破壞也不同。對於(yu) 自幹型的塗料，在春季曝曬時，由於(yu) 防腐塗層尚未*堅實，就受到溫差的急劇變化而引起防腐塗層變形；接著在夏季又遭受到強烈的紫外光照射或大量的雨水侵蝕而進一步造成破壞。在秋季曝曬時，由於(yu) 氣溫較平穩，紫外光也日趨下降，致使新塗的防腐塗層能有一段繼續堅硬的過程，從(cong) 而經得起來年的大氣破壞作用。實際試驗也證實廠這點：春季曬板破壞zui快，秋季曬板破壞zui慢，其順序是：春＞夏＞冬＞秋。即：樣板曝露試驗的結果隨投試季節的不同而異。    
    2．1．3．4曝曬角    
    曝曬角度對塗料的耐久性影響也是需要考慮的，因為(wei) 在大氣老化中，光是一個(ge) zui重要的因素，因此應該盡量設法以zui合適的角度來zui大限度地利用太陽能。經試驗發現在短期曝曬過程中及為(wei) 了加速樣品的破壞，每年的上半年可采用春、夏季zui熱角度（￠-25°，其中￠為(wei) 當地緯度）；下半年可調節成秋、冬季zui熱角度（0．893￠+24°）；這樣易於(yu) 快速地獲得天然曝曬試驗結果。對於(yu) 需要連續曝曬幾年或因條件所限而不考慮來回調整角度的，則應采取當地緯度（￠）zui為(wei) 適宜，以使樣品比其他角度能受到更多的和更長的時間光照。    
    2．2人工氣候老化和人工輻射曝露試驗    
    2．2．1人工氣候老化和人工輻射曝露試驗原理
    自然氣候曝露試驗雖可真實反映某地區某階段的環境條件對材料和產(chan) 品的影響，但它會(hui) 受到試驗條件諸多不確定因素的影響。即：自然環境隨季節、氣象、地理、地形的變化其自然曝曬的影響也隨之變化，更主要因為(wei) 樣板試驗周期太長，出於(yu) 經濟、競爭(zheng) 及縮短老化試驗周期需要的考慮，許多產(chan) 品標準中均規定了人工氣候老化試驗來考核其耐候性能。人工氣候老化試驗是基於(yu) 大量自然氣候曝露試驗的結果中找出的規律，找出氣候變化因素與(yu) 塗層破壞之間的關(guan) 係，目的是在實驗室內(nei) 模擬自然氣候作用或在（窗）玻璃下試驗所發生的老化過程。與(yu) 自然氣候老化相比，人工氣候老化僅(jin) 涉及了幾個(ge) 有限的因素（太陽光、濕氣、熱），這些因素易於(yu) 控製及強化從(cong) 而起到加速老化試驗的作用，並通過對試驗期間及試驗結束後的樣板的觀察來評定其耐候性。但對空氣汙染、生物侵蝕、和鹽霧暴露造成的破壞無意模擬。
    正確的人工模擬設備主要應有以下幾點必須注意：
    a.與(yu) 戶外環境匹配
    b.不改變降解機理,與(yu) 戶外暴曬具有相關(guan) 性
    c.可重複性和可再現性
    e.要素的獨立控製
    f.與(yu) 真實時間相比具有加速性 
  2．2．2試驗中的有關(guan) 因素
    2．2．2．1光源   
    從(cong) 國內(nei) 外已有的試驗來看，太陽光是塗層老化中的一個(ge) 很重要的因素。太陽光的光譜主要可分為(wei) 紫外線區、可見光區、紅外線區三個(ge) 區域；經測定在晴天赤道正午海平麵的太陽輻照能分布如下：    
    表1太陽輻照能的分布
     光譜分布    光譜波長nm    輻照能量％
    紫外線區（UV）    295-400    4
    可見光區    400～700    43
    紅外線區    700—2500    53

    如上表所示：紫外線區的光譜分布雖然很窄，並且輻射能量也僅(jin) 占太陽總能量的5~7％左右，但經試驗表明該區域的破壞力zui大，是造成聚合物老化的主要原因。這正驗證了光能量隨波長減小而破壞力增大的理論。許多材料在該區域遭受破壞zui快，會(hui) 產(chan) 生輻射分解即降解。其原因是絕大多數的聚合物經能量較大的紫外線輻射後會(hui) 受到光氧化的影響，當一個(ge) 分子所吸收的能量大於(yu) 其鍵能時即產(chan) 生降解，斷鏈。防腐塗層在該區域經紫外線輻射後易產(chan) 生粉化、失光及變色（顏色變深/褪色）等現象。所以現行更加新的標準均把光輻照度的控製點放在太陽光的紫外光340nm附近。（地球表麵太陽光的紫外線截止點為(wei) 295nm。）而不是以前對整個(ge) 太陽光譜的輻照度進行控製和計量。
    
    2．2．2．2溫度    
    由於(yu) 光的作用總是伴隨著溫度的上升，因此溫度的升高也是促使防腐塗層老化的一個(ge) 重要因素。通常的防腐塗層的熱老化，主要是由於(yu) 交聯過程及聚合物分子鏈的破壞；交聯的結果，產(chan) 生了立體(ti) 結構使防腐塗層變硬、變脆、失去彈性；而分子鏈破壞的結果使大分子鏈斷裂，減少了分子長度和分子量，形成了遊離基團，表現為(wei) 發軟、發粘。粗略的估計，溫度升高10攝氏度，化學反應速度會(hui) 提高兩(liang) 倍。但光化學反應不是通常的簡單的一步反應，zui初的光化學反應不受熱量影響，第二步反應受熱量影響。其影響比單純熱老化更為(wei) 重要。在人工氣候老化試驗中，一定的溫度配合周期性的降雨，造成頻繁的交變溫度，因為(wei) 這將使塗層與(yu) 底材發生不斷的膨脹與(yu) 收縮，就可導致塗層中形成很大的應力；在大多數情況下，防腐塗層組成的體(ti) 係中含有成份和結構不同的物質：底漆、中間漆、色漆、麵漆，因此在受溫度交變作用時由於(yu) 在各塗層中的應力有所不同，再加以具有一定波長的強烈光照，很容易造成防腐塗層的開裂。    
    2．2．2．3濕度    
    在大氣中曝露，防腐塗層實際上是長時期保持在濕潤狀態下，尤其是濕熱帶地區更是如此。濕氣的影響也很複雜，主要有：化學反應、物理效應、侵蝕、吸收/凍結-融解及熱衝(chong) 擊等。在高濕度條件下，水分迅速向防腐塗層內(nei) 部滲透，防腐塗層會(hui) 因吸收水分而引起溶解或溶漲，體(ti) 積發生變化，或使防腐塗層中的水溶性物質溶解出來，當在日光下尤其是紫外光的照射下其體(ti) 積迅速膨脹，結構受到破壞或加快了光化學變化的作用，易產(chan) 生起泡、生鏽直至脫落，特別要提的是露水由於(yu) 富含氧，且在塗層表麵停留時間遠較雨水長，造成戶外潮濕的主要原因是露而不是雨。    
    2．2．2．4氧氣    
    防腐塗層中的聚合物由於(yu) 日光和氧氣的相互作用，即所謂的日光氧化會(hui) 使防腐塗層產(chan) 生孔隙，會(hui) 引起防腐塗層表麵氧化而導致其顏色及物理性能的變化，產(chan) 生失光及裂紋。    
    2．2．2．5綜合因素   
    同時出現多種破壞因素形成的合力即為(wei) 綜合破壞因素，其破壞力超過單個(ge) 因素的總和。這將造成塗層中聚合物的穩定性下降，引起各種助劑的蒸發、轉移，直至失效而造成破壞。
3．人工氣候老化設備    
    為(wei) 了模擬自然界中各種氣候因素以便在實驗室內(nei) 創造出所謂人工氣候，並能達到加速試驗的目的，一般采用人工氣候老化試驗機進行試驗。  
    3．1．人工氣候老化試驗設備分類   
    根據所采用的光源，人工氣候老化試驗機可分為(wei) 紫外碳弧型、陽光碳弧型、紫外熒光燈型、氙弧燈型及金屬鹵素燈型等。    
    紫外碳弧型裝置（1918年發明）是利用在儀(yi) 器內(nei) 上下兩(liang) 部分碳棒之間加入適當的電壓、電流發生電弧所產(chan) 生的較大能量可發出連續光譜的紫外光。缺點是：光譜的不足，難維護，需水噴淋降溫，也不能校正。    
    陽光碳弧裝置（1933年發明）區別在於(yu) 其碳棒中含有某種特殊金屬元素，故發出的光譜能量分布較為(wei) 接近日光。但陽光碳弧裝置短波紫外線太強，地球表麵的太陽光裏又沒有，破壞加速了，但與(yu) 真實環境不符。長波紫外線和可見光與(yu) 日光相差仍較大，不能校正，高維護成本，需水噴淋降溫，主要在日本應用。    
    氙弧燈裝置（1954年發明）是一種由內(nei) 充有高純度氙氣的弧光放電燈為(wei) 光源的裝置，該燈管由一根透明的石英玻璃管製成，兩(liang) 端各封接有一個(ge) 金屬電極，當電極之間加入適當的高電壓並經過濾光片過濾後會(hui) 產(chan) 生一種更為(wei) 接近太陽光的光譜，通過儀(yi) 器調整輻射量而光譜基本不變且操作也較碳弧型簡單。鑒於(yu) 上述原因，目前許多標準，如IS011341、GB／T1865-1997規定將氙燈型人工氣候老化機作為(wei) 該試驗標準的試驗儀(yi) 器。該裝置分為(wei) 水冷和風冷型，結構上分為(wei) 樣板固定和旋轉式。新的標準已不要求使用哪種形式，氙弧燈裝置與(yu) 戶外暴曬的相關(guan) 性較好，特別是要求了解光照導致顏色變化的人工老化試驗都應該采用氙燈型人工氣候老化機，當然，氙燈型人工氣候老化機的投資和運行費用都是較高的。盡管低於(yu) 陽光碳弧裝置許多。   
    紫外熒光燈型（1970年發明）是一種利用低壓汞蒸氣弧光放電激發熒光物質而產(chan) 生紫外光輻射的裝置（QUV老化箱），該能在相對較窄的波長間隔內(nei) 產(chan) 生連續的光譜。通常分布成弱峰。其光源主要分為(wei) UVA（340）和UVB（313）。340，313表示發射峰的波長特性（以nm表示）。其中UVA燈管從(cong) 300~340nm與(yu) 日光有*的相符性。UVB燈管的光譜分布，其峰接近313nm處的汞線。它們(men) 發出大量波長低於(yu) 300nm的射線，正好位於(yu) 太陽光線的波長範圍外，這樣就導致了戶外不會(hui) 出現的老化過程的發生，即會(hui) 引起塗層的非自然光化學變化。使用要經有關(guan) 方麵商定。紫外熒光燈型幾乎沒有可見光部分，可見光部分（400~700nm）雖然對聚合物的降解影響不大，但許多顏料的退色受可見光影響，所以涉及顏色變化的老化試驗建議不用該方法。但是由於(yu) 它具有加速性較好，光譜穩定，模擬露水侵蝕簡便。相對氙弧燈裝置，又有低的價(jia) 格、極低的運行成本和維護成本，操作簡單，校準方便。所以得到廣泛的應用。   
    3．2氙燈型人工氣候老化試驗設備    
    氙燈型人工氣候老化試驗箱應由耐腐蝕材料製成，其內(nei) 裝置包括有濾光係統的輻射源、溫濕度調節係統、樣板架、黑標準溫度計、輻照度測定儀(yi) 等。近年來由於(yu) 世界上高科技在各個(ge) 領域中的推廣應用，人工氣候老化機的裝備水平也得到了進一步的提高，世界一些的人工氣候老化機生產(chan) 廠在十年間使老化機經曆了幾次升級換代。不僅(jin) 能更為(wei) 有效地模擬戶外氣候的多種特性，如：模擬太陽的光譜分布、適應各類標準選擇的濾光器組合、恒定的黑標準溫度、箱體(ti) 溫度、濕度、降雨、黑暗、凝露、一個(ge) 太陽／二個(ge) 太陽的輻射量等。而且自動化程度也大大提高，可內(nei) 存多種、歐洲、美國、日本等工業(ye) 產(chan) 品（塗料、汽車部件、塑料、紡織品等）耐人工氣候老化試驗標準，還可自行設定多種用戶試驗程序，儀(yi) 器執行標準的準確性及試驗數據的重複性也不斷提高。氙燈型人工氣候老化試驗設備能zui接近的模擬太陽光的光譜，所以盡管運行費用很高，大多數用戶還是需要用氙燈型人工氣候老化試驗機做出的試驗結果來預測未來產(chan) 品的耐候性能力。特別是對材料顏色耐候性能力的判斷，一定要用氙燈型人工氣候老化試驗機來做。    
 3．2．1氙燈型老化機的結構    
    氙弧燈是特大功率的發光光源，從(cong) 1000瓦特到5000瓦特。大量的紅外線發射將導致試樣溫度很快上升。燈管本身溫度也很高。所以從(cong) 燈管冷卻的方式，氙燈型老化機可分為(wei) 水冷式和風冷式，為(wei) 充分利用燈管的輻射資源，一般會(hui) 將試樣放在燈管的周圍圍一圈。並做成可旋轉的結構。稱為(wei) 旋轉鼓式。而將樣品放在平麵上，燈管布置在試驗箱體(ti) 上部的結構稱之為(wei) 平麵排列式，水冷式氙燈型老化機可以讓燈管工作在很高的功率下，有較高的效率，但水冷卻係統需水、電、光路隔離，結構複雜，對冷卻用去離子水的要求也很高，導致水冷式氙燈老化機售價(jia) 很高。風冷式氙燈型老化機相反，結構簡單了，但光效率較低，售價(jia) 也相對低一些。目前新的標準對老化機的結構已無要求。    
    3．2．2氙燈輻照光譜的過濾    
    由於(yu) 氙燈光譜有大量的脈衝(chong) 波峰，所以要經過過濾後才可獲得接近日光的光譜。氙燈型老化機常見的濾光片組合及適用範圍見表2：    
    表2常見的濾光片組合及適用範圍
    光譜分布    光譜波長nm    輻照能量％
    紫外線區（UV）    295-400    4
    可見光區    400～700    43
    紅外線區    700—2500    53
內(nei) 過濾片外過濾片    適用測試條件
矽硼玻璃矽棚玻璃zui常用的老化試驗
矽硼玻璃鈉鈣玻璃zui常見的玻璃窗後（室內(nei) ）耐光性試驗
石英玻璃矽硼玻璃比普通陽光含紫外線稍多且波長較短的老化試驗
石英玻璃石英玻璃比普通陽光含紫外線明顯多且波長更短的老化及耐光試驗
鍍膜玻璃矽刪玻璃全波段輻射或溫度較低的耐候試驗
鍍膜玻璃鈉鈣玻璃全波段輻射或溫度更低的耐候試驗

    如表2所示，通過不同濾光片的組合可以得到多種戶內(nei) 外條件模擬試驗，不同的組合會(hui) 產(chan) 生不同的光譜及輻射強度，可引起試驗結果的明顯不同。濾光器的老化可導致氙弧燈的紫外發射明顯減少，必須嚴(yan) 格按照儀(yi) 器的規定定期更換內(nei) 外濾光片。另外，濾光器上的沉積物及其他殘留物也能影響濾光器的透過率，因此應定期清洗濾光器。    
    3．2．3輻照強度和控製點    
    輻照度是指照射在平麵上光能的比率。一台耐候性試驗箱必須控製光的輻照強度，以達到加速實驗和重現試驗結果的目的。光輻照度的變化會(hui) 影響材料質量惡化的速度，而光波波長的變化（例如光譜的能量分布）則同時會(hui) 對材料退化的速度和類型產(chan) 生影晌。通過控製光的輻照強度可以保持與(yu) 實際相符的測試條件。   
    氙燈型老化機一般都有輻照強度的反饋控製係統，控製量大多以340nm（戶外輻射暴露）或420nm（透過窗玻璃暴露）為(wei) 控製點，當輻照強度穩定控製在0.68W/m2/nm時，試驗機的輻照強度大致相當於(yu) 夏季正午太陽直射時的強度。增加輻照強度有時可以加速老化速度，但是對有的材料效果卻不一定明顯，提高老化速度有時會(hui) 與(yu) 真實情況不符。需要參照自然氣候曝露對比試驗，才能得到正確的結果。    
    3．2．4溫度和濕度控製    
    光能輻射到試板提高了試板的溫度。不同的顏色因吸收的能量不同，溫升也不一樣，顏色越深溫度越高，黑色zui高，白色zui低。通常，老化試驗機使用標準黑體(ti) 溫度統一受照射物表麵溫度，也稱黑板溫度。黑板溫度傳(chuan) 感器是內(nei) 部裝有溫度敏感元件的導熱板，其表麵塗有能吸收波長2500nm以內(nei) 全部入射的輻射光的93%、有良好耐老化性能的平整黑色塗料、背麵與(yu) 試板放在同一導熱麵上，。儀(yi) 器通過控製吹過試樣表麵的外部冷空氣調節黑板溫度傳(chuan) 感器的溫度，使之穩定在60℃左右。由於(yu) 背麵底板的導熱和均熱作用，其他試樣也將會(hui) 處於(yu) 接近該溫度的狀態。特殊應用情況下，也有以絕緣黑體(ti) 溫度（傳(chuan) 感器四周與(yu) 底部有隔熱材料）、白板溫度作為(wei) 試驗試樣的溫度控製目標。而箱體(ti) 氣體(ti) 溫度作為(wei) 間接的溫度環境儀(yi) 器也會(hui) 設置控製係統作為(wei) 下級控製對象。    
通常溫度升高10攝氏度，化學反應速度會(hui) 提高兩(liang) 倍。但光化學反應不是通常的簡單的一步反應，zui初的光化學反應不受熱量影響，而第二步反應要受熱量影響。增加溫度一般可以加速老化速度，但是對有的材料效果卻不一定明顯，所以，通過提高溫度加速老化速度，有時也會(hui) 與(yu) 真實情況不符。所以既要提高老化速度，又要減少誤差，黑板溫度通常不能超過實際使用的zui高溫度。   
    濕度對塗層的老化影響很大，但高溫的氙燈輻射使濕度控製較難實現，一般都有蒸發水蒸氣的裝置調節箱體(ti) 內(nei) 部的濕度。使之相對濕度大致維持在50%+/-5%左右。    
    3．2．5循環    
    或許有人認為(wei) 連續的光照可以加快老化速度，縮短老化時間。但實際上，很多材料在發生化學反應之前，它們(men) 需要一定的“間歇期”。儀(yi) 器都有循環程序來控製試驗遵循如幾小時光照，幾小時無光照的周期循環來進行。程序還有噴水或浸漬的步驟設計。這樣的老化既接近真實情況又速度較快。    
    3．2．6．氙燈型老化機燈管的使用壽命    
    氙燈也會(hui) 老化，老化造成波譜的偏移。由於(yu) 太陽光譜中紫外線區的光譜分布雖然很窄，並且輻射能量也僅(jin) 占太陽總能量的5~7％左右，但經試驗表明該區域的破壞力zui大，是造成聚合物老化的主要原因。所以現行更加新的標準對氙燈型人工老化機輻照光譜中290nm~400nm的光譜能量分布特意做了更加細的規定。並均把光輻照度的控製點放在太陽光的紫外光340nm附近。這樣就提高了與(yu) 戶外環境匹配的精度，提高了與(yu) 戶外暴曬的相關(guan) 性，試驗的可重複性和可再現性。但是，由於(yu) 氙燈光譜中UV段發射效率衰減得更快。當340nm點控製穩定後，由於(yu) 杠杠原理，可見光至紅外部分的輻照度在氙燈管工作1000小時後都會(hui) 有較大的提升（約20%以上）。很快超過了太陽光的典型輻照度，這樣又會(hui) 降低與(yu) 戶外暴曬的相關(guan) 性，所以，生產(chan) 廠商都規定了氙燈管的工作壽命，一般在標準功率下工作1300~1500小時後需要更換燈管。這也是氙燈型人工老化機運行費用很高的原因之一。紫外熒光燈的壽命：有輻照控製的約6000小時。無輻照控製的約1600小時。    
    3．3紫外熒光燈型人工氣候老化試驗設備    
    紫外熒光燈型人工氣候老化也由耐腐蝕材料製成，其內(nei) 裝置包括有UV光管組成的輻射源、溫度調節係統、模擬濕氣的加熱蓄水盤，樣板架、黑標準溫度計、輻照度測定儀(yi) 等。    
    盡管紫外光（UV）隻占陽光的6%，但是它卻是造成戶外產(chan) 品耐用性下降的主要光照因素。這是因為(wei) 陽光的光化學反應影響隨著波長的減少而增加。因此在模擬陽光對材料物理性質的破壞影響時，不需要再現整個(ge) 陽光光譜。在大多數情況下，隻需要模擬短波的UV光即可。以上研究結果導致了UV熒光燈耐候老化機的發展。UV熒光燈耐候老化機的優(you) 點：
    l快速獲得實驗結果
    l簡化的光照度控製
    l穩定的光譜
    l隻需很少的維護
    l價(jia) 格便宜、運行費用低廉。    
    所以得到了廣泛的應用。至少在配方篩選階段人們(men) 多都想到首先使用紫外熒光燈型人工氣候老化機。    
 3．3．1UV能量的波長範圍    
    耐候老化機的代表機型QUV采用熒光UV燈。其原因在於(yu) 它們(men) 比其他的燈管更為(wei) 穩定，並且有更好的試驗結果再現性。采用熒光UV燈模擬陽光對材料物理性質的影響，例如亮度下降、龜裂、剝落等方麵應是的方法。現有幾種不同的UV燈可供選擇。這些UV燈主要產(chan) 生紫外光，而不是可見光或紅外光。燈的主要差別體(ti) 現在它們(men) 各自產(chan) 生的UV總能量集中在不同的光譜波長範圍上。不同的燈會(hui) 產(chan) 生不同的測試結果。實際的曝曬應用環境可以提示應選用那種類型的UV燈。    
    UVA-340可*的模擬陽光光譜的臨(lin) 界短波波長範圍，UVA-340的名稱表示發射峰的波長特性（以nm表示）即發射峰的波長為(wei) 340nm。波長範圍為(wei) A波段，即295至360nm的光譜。UVA-340隻產(chan) 生在陽光中能找到的UV波長的光譜。    
    UVB-313，用於(yu) zui大程度的加速試驗。UVB-313可以很快地提供實驗結果。它們(men) 所采用的短波長UV比目前地球表麵上通常找到的UV光波更為(wei) 強烈。盡管這些比自然波長短許多的UV光能夠zui大程度地加速試驗，但它同時也會(hui) 對某些材料造成不符和實際的退化破壞。UVB-313的曝曬程式在QC和R&D的應用和對耐用性材料進行試驗時，是極其有用的。   
    3．3．2控製輻照強度    
    與(yu) 氙弧燈裝置一樣，紫外熒光燈型人工氣候老化試驗設備一般都有輻照強度的反饋控製係統，以期達到加速實驗和重現試驗結果的目的。光輻照度的變化會(hui) 影響材料質量惡化的速度。通常，使用峰值波長為(wei) 340nm的UVA-340燈管。控製輻照強度為(wei) 0.68w/m2/nm，就可與(yu) 夏季正午直射的陽光強度相匹配。它可以快速提供結果，而絲(si) 毫不影響其相關(guan) 性。如需加速獲取數據，可以使之光照強度比夏季正午的陽光強度高75%。    
    3．3．3模擬露水的影響   
    在戶外的材料與(yu) 濕氣接觸的時間，每天可以長達12小時。研究結果表明造成這種戶外潮濕的主要原因是露水，而不是雨水。模擬露水是通過冷凝原理來實現。在試驗機箱的底部有一蓄水箱，在QUV的冷凝循環階段，對其進行加熱來產(chan) 生水汽。熱蒸汽使試驗箱內(nei) 的相對濕度維持在l00%，並且保持一個(ge) 相對高溫。設計確保測試試件實際上構成試驗箱的側(ce) 壁，從(cong) 而使試件的背麵則曝露在室內(nei) 環境空氣中。室內(nei) 空氣的冷卻效用導致試件表麵溫度下降到低於(yu) 蒸汽溫度幾度的水平。這一溫差導致試件在整個(ge) 冷凝循環過程中，其表麵始終有冷凝生成的液態水。這種冷凝產(chan) 物是很穩定的純淨蒸餾水。這種純淨水提高了試驗的再現率，而同時避免了水漬問題：由於(yu) 戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達12小時，因此QUV的潮濕周期一般持續幾小時。標準推薦的冷凝周期一般至少持續4小時。注意到QUV中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進行的，這與(yu) 實際氣候條件一致。冷凝的優(you) 點：
    l與(yu) 自然潮濕一致。
    l通過升溫加速實驗過程。
    l采用普通自來水。
    l冷凝產(chan) 物是純淨水--在樣品上無水漬或雜質產(chan) 生。
    l維護簡單    
    3．3．4模擬雨水影響    
    對於(yu) 某些應用過程而言，增加水噴淋能更好的模擬zui終使用的環境條件。屋麵、汽車材料和在金屬建築或結構上使用的防腐塗料經常會(hui) 遭遇到突然的溫度劇變。例如在炎熱的夏季中，當熱量堆積表麵溫度很高後突然由於(yu) 暴雨而消散。由於(yu) 經常遭到來自雨水的衝(chong) 刷，鋼結構的塗料層，包括油漆和著色劑，會(hui) 出現相應的侵蝕現象。近期研究結果表明，這種雨水衝(chong) 刷動作可以將材料表麵有防降解作用的塗料粉化層衝(chong) 刷掉，從(cong) 而將塗料本身直接曝曬在UV和水份的破壞性影響之下。這一過程可以重複多次，從(cong) 而導致一種材料退化現象加劇。而單靠冷凝方式是無法再現的。增加水噴淋以再現此類環境條件，可以增強某些塗料氣候老化試驗的相關(guan) 性。   
 3．3．5溫度控製    
    一級的光化學反應對溫度變化並不敏感。然而，隨之而來的二級反應的速度則和溫度變化緊密相關(guan) 。一般來說，隨著溫度升高，反應速度會(hui) 加快。因此，在UV曝曬實驗過程中，溫度控製就顯得很重要。而且要控製加速試驗所采用的試驗溫度與(yu) 材料在實際應用中遭遇的zui高溫度相當。同樣，紫外光老化試驗機也使用標準黑體(ti) 溫度統一受照射物表麵溫度，由於(yu) 儀(yi) 器僅(jin) 有紫外部分光譜，試板的溫度一般要靠箱體(ti) 溫度提供。UV階段的溫度設置可以從(cong) 50C到80℃，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 光照度水平和室內(nei) 環境氣溫。    
    濕氣循環階段，潮濕對材料的破壞力會(hui) 隨著溫度的提高而急劇增加。因此在潮濕循環階段的過程中，溫度控製要求保持高溫環境，設置可以是從(cong) 40＊C到60＊C。    
    QUV具有輻照強度控製、溫度控製，采用兩(liang) 種方式來模擬濕氣的影響。QUV/噴淋型采用冷凝和水噴淋兩(liang) 種方式，QUV／se型和QUV/普通型則隻配備冷凝方式。QUV/普通型輻照強度控製采用燈管新舊搭配，定期淘汰舊燈管的方式。機器投資少，但燈管整體(ti) 的替換周期要短一倍。    
    4操作要點    
    除另有規定，可按GB/T1765-79（89）《測定耐濕熱、耐鹽霧、耐候性（人工加速）的防腐塗層製備法》製備並養(yang) 護樣板。樣板養(yang) 護期結束後，留出一塊作為(wei) 標準板，其餘(yu) 2-3塊投入人工氣候老化試驗機內(nei) 進行試驗。樣板需放在試板架上，周圍空氣要流通，樣板在試板架上的排列應以有規律的間隔時間改變，例如上排樣板與(yu) 中排樣板及下排樣板進行交換。    
    試驗時間可參照相關(guan) 產(chan) 品標準來確定，也可將其老化狀態已知的曝露塗層（參照樣板）與(yu) 被測樣板同時投入試驗，以確定試驗終點及評定被測樣板，參照樣板的化學結構和老化狀況應盡可能與(yu) 試驗樣板相類似。
    樣板的檢查按GB/T1766-1995《色漆和清漆塗層耐老化的評級方法》規定進行，檢查項日包括：變色、失光、粉化、裂紋、起泡、生鏽、脫落、斑點、泛金、沾汙、長黴等。樣板的評定可采用單項評級和綜合評級法，綜合評級法分裝飾性漆和保護性漆兩(liang) 種，根據樣板破壞程度可評山優(you) 、良、中、可、差、劣六個(ge) 級別。    
5影響人工氣候老化試驗結果的其他因素    
    5．1試驗儀(yi) 器校準   
    除儀(yi) 器產(chan) 地、型號及性能的差異可能造成試驗結果的不同外，儀(yi) 器本身的定期校準是十分重要的。如不能按期對儀(yi) 器控製器如：輻照度計、光傳(chuan) 感器、黑標準溫度、溫度、濕度傳(chuan) 感器、水質純度計等進行必要的校準，將影響試驗結果的準確性。其中以光傳(chuan) 感器的校準zui為(wei) 重要和困難。一般由大的人工老化機生產(chan) 廠家提供服務，並可追溯到相關(guan) 國家的標準技術管理機構如美國國家標準與(yu) 技術研究所。值得一提的是一種的產(chan) 品稱為(wei) AutoCal的照度自動校準係統提供了用戶可自己完成校準的技術，校準隻需幾秒鍾的時間，避免了繁雜又易出錯的校準程序。校準的結果也可以追溯到美國國家標準與(yu) 技術研究所頒布的方法。    
    5．2試驗用水    
    用於(yu) 儀(yi) 器內(nei) 濕潤及模擬戶外降雨、凝露作用的蒸餾水應符合GB/T6682實驗室用水二級水的要求（電導率低於(yu) 21S／cm，蒸發殘餘(yu) 物少於(yu) lppm），否則將在試板表麵產(chan) 生沉積物而造成不可靠的試驗結果。通過冷凝原理來實現凝露作用的紫外熒光燈型人工氣候老化機可使用自來水。但模擬降雨的供水因直接接觸樣板，所以需要蒸餾水，並應符合GB/T6682實驗室用水二級水的要求。   
    5．3其他因素    
    不同的塗層（防腐塗層）對不同的光波長有著不同的選擇性，如：不同顏色的防腐塗層對熱量的吸收不同，會(hui) 有一定的測試誤差。另外對顏色、光澤等檢驗項目應盡量采用儀(yi) 器法而不用目測法，以減少人為(wei) 誤差