这個問題(ti)實(shi)际上可以理解為應该模擬哪些老化因素。在高分子(zi)材料的實际(ji)使用過程中，氣候環境里光照、温度、湿度、氧氣(qi)等許多因素都有可能對高分子材料的老化產生(sheng)作用。如(ru)果事先知道產生老化的主要(yao)因素，就可以(yi)有针對性的選擇相應的(de)試驗方法，从而製定出科學的材料評估和驗證方案(an)。
我們可(ke)以从该(gai)材料的運輸、储存、使用環境以及其(qi)老化機理等方面(mian)考虑，科學確定相應的試驗方法。以硬聚氯乙烯型材為(wei)例(li)，该(gai)產品選用聚(ju)氯乙烯為基礎原料，通過添加稳定剂、顏料等多種助剂進行加工而成，主要應用於室外建筑领域。从聚氯乙烯(xi)的老化(hua)機理分析，聚氯乙烯在受熱状態下易发生分解(jie)反應；从實际使用環境考虑，空氣中的氧氣、紫外光、熱能、水(shui)分等環境因素(su)都是引起型材老化的重要原因。
硬聚氯乙烯
因此，國標GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，既規定了光(guang)氧老化試驗方法，采用GB/T16422.2《塑料實驗室光源曝露(lu)試驗方(fang)法第二部分：氙弧燈》進行老化處理，通常老化4000h或6000h，以模擬(ni)了室外紫外光及可见光、温度、湿度、降雨等多種環境因素對材(cai)料(liao)的长期影響。同(tong)時又規定了熱(re)氧老化項目：加熱后状態，將試樣在150℃的環境中放置30min，通過(guo)目測觀察是否(fou)出現氣泡、裂纹、麻點或分离現象，以此考察型材的耐熱(re)性能和結構稳定性。 又如我國在市場上具有竞争力的一個產品門(men)類：外貿出口鞋。在實际使用過程中，阳光中的紫外線(xian)是引起鞋(xie)子變色、褪色的主要原因，紫外光的长期照射會导致鞋面材料的顏(yan)色深度(du)降低和光泽度衰减。因此，有必要用紫外燈箱對其進行耐黄變(bian)測(ce)試，以評估鞋(xie)類產品在戶外環境中的色牢度(du)和耐久性能，確保產品满足出口標準要(yao)求。
常用的鞋類耐黄變試(shi)驗箱采用(yong)30W的UV燈，樣品离光源20cm，照射3h后觀察顏色變化，这是評估鞋類產品光稳定性的(de)標準檢測方法。在國际貿易運輸中，集裝箱内的闷熱、潮湿環境會對鞋類產(chan)品造成顯著影響(xiang)，鞋面、鞋底、胶水(shui)等多(duo)種材料容易出現變色、斑點，甚至嚴重變質，直接影響產品外觀質量和市場竞争力。因此，在正式裝船運輸之前，有必要针對性(xing)地進行耐湿熱老化試驗，以模擬(ni)集裝箱内长期存在(zai)的高熱、高湿環境条件。
二、人(ren)工加速老化(hua)光源的選擇
實驗室光源曝(pu)露試驗作為材料耐候性評估的重(zhong)要手段，可以在一個試驗箱中同時模(mo)擬大氣可见(jian)環境中的光、氧、熱(re)和降雨等(deng)多種自然因素，是目前较為常用的一種(zhong)人工加速老化試(shi)驗方法。在这些模擬因素中，光源的作用尤為重要，直接影響試驗結果的準確性。
当今工業測試领域使用的人工(gong)光源都力圖使在此波长區間内的能谱分(fen)布曲線與太阳光谱接近，这是因為模擬性和加速倍率成為(wei)選擇人(ren)工光源的主要依據。經历了(le)約一個(ge)世紀的技術发展演進，實驗室光源已經擁有封闭式碳弧燈、阳光型碳弧燈、荧光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等多種光源可供選擇，以满(man)足不同材料測試的需求。在高分子材料老化、耐候性評估等领域的應用中，標準化組織（ISO）所屬的各技術委員(yuan)會主要推荐使(shi)用阳光型碳弧燈、荧光紫外燈、氙弧燈三(san)種光源進行標準化(hua)測試。
01
氙弧燈
在人工(gong)光源的(de)光谱特性研究中，氙弧燈(deng)因其光谱能量分布與自然阳光中紫外和可见(jian)光部分的相似性而被廣泛認可。通過精(jing)確選(xuan)擇和配置合適的光學滤光片系統，可以有效滤除大部分到達地面的自然阳光中(zhong)存在的(de)短波辐射成分。
因此，须選擇合適的冷卻裝(zhuang)置带走这部(bu)分能量。在材料老化測試领域，目前市面上氙燈老(lao)化試驗裝置主(zhu)要采用兩種冷卻方式：水冷式和風冷式。一般來說，水(shui)冷式氙燈裝置冷卻效果要優於(yu)風冷式，能更有(you)效地控製設(she)備運行温度，同時其結構設計也较為复雜，价格相應也比较昂貴。由於(yu)氙燈紫外線部分能量较另兩種光源(yuan)增加较少，在加速倍率(lv)方(fang)面是低的，这決定了其在特定應用場景(jing)中的適用範围。
02
荧光紫外燈
从光化學老(lao)化(hua)機理來看，300nm至400nm波段的短波紫(zi)外能量(liang)是导致材料老化的主要因素。通過增加这一特(te)定波段的能量辐照強(qiang)度，可以有效實現加速老化試(shi)驗的快速驗(yan)證目標。
然而，荧光紫外燈在(zai)模擬自然日光的紫外線特性方面存在着多(duo)項局限性。荧光紫外燈不仅使自然日(ri)光中的紫外線能(neng)量顯著增加，同時還產生(sheng)在地球表面測量時自然日光中没有的辐射(she)能量，而这部分额外的能量會引起非自然的(de)破坏(huai)現象，导致材料的光老化過(guo)程(cheng)與實际環境不相符。另外(wai)荧光光源除了很窄的水銀(yin)光谱線外，没有高於375nm的能量輸出特性，这樣對较长波长的UV能量敏感的材料就可能不會出現曝晒(shai)在自然日光下那樣的色(se)差變化、強度(du)衰减或表面性(xing)能劣化等現象。
荧光紫外燈在模擬(ni)自然(ran)光谱方面存在一定局限性，其模擬性能相對较差。
03
阳光型碳弧燈
阳光型碳弧燈(deng)作為(wei)一種光源設備，目前在(zai)我國的應用範围相對较為有限，但在日本的工(gong)業领域中卻得到了廣泛應用。日本工業標準JIS體系中的大部分標準(zhun)都采(cai)用阳光型碳弧燈作為指定光源。随着國际汽车產(chan)業的发展，許多(duo)與日本合资的汽车企業(ye)在進行相關測試和質量檢驗時，仍然推荐使用这(zhe)種光源進行(xing)標準化檢測。
三、試驗時間的確定
01
參照相(xiang)關產品標準規定
在產(chan)品開发與質(zhi)量保證的過程中，相關產品標準里已經對老(lao)化(hua)試驗的時間作出了明確規定，企業只需查(cha)找到相應的標準文(wen)件，按照里面規定的時(shi)間來執行(xing)就行了。
02
根據(ju)已知的相關性推算
研究表明，在塑料製品的耐久(jiu)性(xing)評估中，通過顏色和變黄(huang)指数變化來評价ABS工程塑(su)料的顏色稳定性具有重要意(yi)義。經過對比分析，人工加速(su)老化試驗與自然大氣暴露条件之間存在较好的相(xiang)關性，其中加速倍率約為7。这一比例關系為行業提(ti)供了可靠的測(ce)試依據。
ABS
长期以來，國内外科研機構针對(dui)相關性問題展開了深入而廣泛的研究(jiu)工作，逐步建(jian)立和完善(shan)了衆多的换算關系式。然而，由於高分子材(cai)料(liao)本身具有多樣性特征，不同廠家生產的加速老化試驗設備及采用的試(shi)驗方法存在差(cha)异，加之不同時間段、不同地區的氣候条件各不相同，这些因素共同导致了(le)换算關(guan)系呈現出复雜化的特點。
03
控製人工加速老化辐射总量與自然(ran)暴露(lu)辐射总量相当
氙燈耐氣候試驗箱
對於某些既无相應(ying)標準規(gui)定，又无處參考相(xiang)關性的產(chan)品，在製定其可靠性驗證方案時，可以考虑其實际使用環境的辐射強(qiang)度特征(zheng)，通過控製人工加速老(lao)化試驗中的辐射总量與產品(pin)在自然暴露条件下的辐射总量相当，確
舉例：如何控製人工加速老化总(zong)辐射量
某一塑料製品使用於北京(jing)地區(qu)，期望控製人工(gong)加速老化总辐射量與戶外暴(bao)露一年相当。
在塑料製品的耐候性評估中，由於该產品屬於塑料材質且长期使用於戶外環境，需(xu)要模擬自然光照条件下的(de)老化過程。
試驗条件設置如下：采用辐照強度0.
北京地區一(yi)年辐(fu)射总量約為5609MJ/m2。根據國际照明委員(yuan)會发(fa)布的準則CIENo85-1989（该準則被引用於GB/T16422.1-1996《塑料實驗(yan)室光源曝露試驗方法第一部分(fen)：氙弧燈》中），该標準規定了人工光源與自然(ran)阳光辐射(she)光谱分布的對比方法。
第三步：依據GB/T16422.2-1996
在340nm波段辐照強度為0.50W/m2的条件下，對應300nm至800nm波段内紅外區與可见區(qu)部分的辐照強度(du)達到550W/m2。根據这一辐照參数，可以計算出所需的辐照累計時間(jian)為3489×106除以550，結果為6.344×106秒，换算后約等於1762小時。依照此種計算方法進行推算，整體的加(jia)速老化倍率約為5倍。
四、性能評价指標的選擇
選擇性能評价指標主要从材料的用途及材料本身特(te)性兩方面來(lai)考虑。
根據材料用途確定評价指標是材料性(xing)能評(ping)估中的關键環節。對於同樣的材料，由於其應用用途不同，可能(neng)選擇(ze)的評价指標也會存在差异。例如，同樣是涂料產品，如果是用於裝飾领域，就必须重點(dian)考虑其外觀的(de)變化情况。在GB/T1766-1995《色漆和清漆(qi)涂層老(lao)化的評級》標準中，详細規定了光泽度、顏色變化、粉化、泛金等各種外觀變化(hua)的具體(ti)評級方法，為涂料產品(pin)的外觀性能提供了量(liang)化評估依據。
而對(dui)於某些功能性涂料(liao)，如防腐涂料，一定程度的顏色、外觀變化是可以接受(shou)的，这時，選擇評价指標時，主要考虑其耐開裂性、粉化程度等方面。这類涂料廣泛應用於工業防護领域，需要在长期戶外或恶劣環(huan)境中保持保護效能。同樣是聚氯乙烯（PVC），如果用於製作鞋面，就(jiu)必须考虑其耐黄變性，这直接影響消費者(zhe)的使用體驗和產品美觀度(du)。而如(ru)果是用於雨落水管，對於外(wai)觀變化要求就不高，该應(ying)用更注重长期的使用耐久性。
4.2根(gen)據材(cai)料本身特性確定評价指標 在同一種材料的老化過程中，不同性能的下降速率(lv)存在顯著差异。换言之，某些性能(neng)指(zhi)標對環境因素的敏感程度较高，在自(zi)然或(huo)加速老化条件下下降速度快，往往(wang)是导致材料整體破坏和(he)失效的主要誘因。因此在(zai)選擇老化評(ping)价指標時，應当優(you)先考虑和選擇那些對環境条件(jian)敏感性強的性能參数。
在對(dui)工程塑料進行(xing)老化測試評估時，需要根(gen)據不同材料的性質(zhi)特點，科學選擇相(xiang)應(ying)的評价指標。因此，在進行工程塑料的(de)老(lao)化測試時，應優先(xian)考虑選擇冲(chong)擊強度下降作為評价指標。这是因為冲擊強度對聚丙烯的老(lao)化同(tong)樣相当敏感，是考(kao)核老化性(xing)能的主要指標，能够直觀反映材料在长期使用中的耐久性變化(hua)。對於聚乙烯材料來說，断裂伸长(zhang)率的下降较為(wei)明顯，表現出顯著的衰减特征(zheng)，因此是優先考(kao)虑(lv)的評价指標。
在建筑裝飾领域廣泛(fan)應用的國家標準GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》製定過程中，针(zhen)對(dui)產品长期使用性能的考量，選擇老(lao)化后(hou)冲擊強度保留率≥60％作為(wei)合格判定的核心指(zhi)標。
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