戰(zhàn)斗在汽車生產(chǎn)線的技術(shù)人員們都知道，汽車選材里最讓人頭疼的一項(xiàng)要求就是老化測試，由于老化測試周期長一旦出現(xiàn)失效，將會嚴(yán)重影響到SOP進(jìn)程。
我們先來看一下A君到底遇到了什么問題：
1） 同一種材料，米色OK而紅色失效；
2） 同一種材料，皮紋件失效而光面件OK；
3） 同一種材料，做后視鏡OK而格柵NG；
4） 同一種材料，同樣的ISO4892-1里通用的兩種測試方法，氙燈OK而UV燈失效；
5） 同一種材料，SAE J2412 OK 而 PV1303失效；
……
看得出來，A君排比句學(xué)的不錯也提出了很多現(xiàn)實(shí)的問題，不過A君也提出了一個自認(rèn)為高明的大招：你們做塑料的多加點(diǎn)耐候劑不就什么都解決了嘛！
小編實(shí)在坐不住了，聚合物耐老化是一個系統(tǒng)工程，絕非小小耐候劑就能解決所有問題，今天小編先帶大家認(rèn)識一下聚合物老化的幾個因素以及老化測試方法：
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加速老化試驗(yàn)中有不同的光源來模擬塑料件的實(shí)際老化過程，如氙燈、碳弧燈和UV等，其實(shí)這些光源設(shè)計(jì)的目的主要是為了模擬不同的應(yīng)用環(huán)境，如UV等可以配置daylinght Fliter和 windowglass Fliter分別來模擬外飾和內(nèi)飾的老化過程，不同的濾鏡可以實(shí)現(xiàn)不同的光波長，而不同聚合物其敏感波長不同，所以在不同光源下同一種材料的老化結(jié)果可能會有很大差異。回復(fù)“光穩(wěn)定劑”查看更多
敏感波長越短，分子結(jié)構(gòu)破壞所需能量越大，分子鍵越不容易被打斷，但這并不表示其耐候性越好，如PC和PP，光很重要但并不是惟一影響因素。
圖1：不同波長的光對塑料破壞的形象描述
表1：不同塑料對應(yīng)的敏感波長
如表2所示，黑色比白色材料表面溫度高15℃，溫度雖然不會直接導(dǎo)致材料變色或分子鏈斷裂。但溫度會使光老化過程加速，如表3所示。
目前車廠內(nèi)飾標(biāo)準(zhǔn)要求黑標(biāo)溫度為89℃，外飾要求為70℃，所以光老化過程實(shí)際伴隨著長期高溫?zé)崂匣８鶕?jù)Arrhenius方程溫度使光老化速度呈指數(shù)倍增加，耐候劑表示對熱老化無能為力。
表2：不同顏色塑料的表面溫度（室溫為45℃）
表3：溫度會使塑料光老化加速
有些聚合物對水分極敏感，如POM、聚酯和EVA等，微量的水分即能引起聚合物降解或膨脹。加速老化試驗(yàn)可以模擬雨水沖擊或雨露等環(huán)境對聚合物老化的影響，在光和熱的條件下，微量水分會對聚合物分子鏈造成極大破壞，耐候劑表示與此劃清界限。A君意猶未盡…
圖2：由于吸水作用，塑料的膨脹導(dǎo)致表面和內(nèi)部有拉伸力
耐候劑對聚合物老化的作用具有局限性，特別是對于分子鏈中具有某些結(jié)構(gòu)的聚合物來說耐候劑的作用就被稀釋了，如酯基、酰胺基和鹵素基團(tuán)等，這些結(jié)構(gòu)極或者是濕度敏感或者是熱敏感的。所以我們在談如何改善聚合物老化時需要綜合考慮“老化三要素”。
要理解老化三要素（光、溫度和濕度）就需要首先了解能夠提供這些模擬環(huán)境的老化設(shè)備，目前在車廠、在外測機(jī)構(gòu)、在改性廠能看到的老化儀基本出自兩家公司：Altalas和Q-Lab。而無論是那一家，其在老化儀的設(shè)計(jì)原理和控制系統(tǒng)上都沒有大的區(qū)別，其核心主要是輻照和濕度的控制，接下來小編給大家理一理這些老化設(shè)備是如何玩轉(zhuǎn)老化三要素的。
表4：氙燈、紫外燈和太陽光
目前，常見的加速老化中主體模擬了兩類光源，一類為波段為300-800nm，包含了紫外區(qū)、可見光和近紅外區(qū)，就是我們通常說的氙燈；另一類為波段為300-400nm，就是通常用的紫外燈。
其實(shí)這兩種光源設(shè)計(jì)的初衷是不同的，區(qū)別在于時間。前者光譜接近太陽光，并且可以通過配置不同濾鏡來過濾某些特殊波長的光，從而結(jié)果更接近實(shí)際，但所需要的試驗(yàn)周期較長，內(nèi)飾一般1-2周，外飾則需要幾個月。后者短波光能量更強(qiáng)，主要考察材料的耐久性，如車身漆。
表5：紫外燈耐老化測試
表6：氙燈耐老化測試
當(dāng)然，還有一點(diǎn)需要提醒大家注意的，UV光譜光源為熒光，光源穩(wěn)定性好，如上圖所示，而氙燈在使用一段時間后需要矯正或更換，否則光譜會發(fā)生改變，影響結(jié)果的重復(fù)性，誤導(dǎo)開發(fā)人員。
圖3：外飾材料的水分環(huán)境測試
通常外飾材料需要考驗(yàn)其水分環(huán)境下的穩(wěn)定性，通常有兩種：一種是雨水沖擊，一種是雨露，前者重點(diǎn)是沖擊，后者重點(diǎn)是時間，特別是酸雨冷凝在材料表面長時間會導(dǎo)致表面腐蝕的發(fā)生。氙燈在模擬水分環(huán)境存在一定的局限性，主要有兩點(diǎn)：
1、無法模擬雨露；
2、噴淋水不經(jīng)過加熱直接到樣品表面，會導(dǎo)致表面溫度快速下降，從而影響光老化和熱老化程度。
表7：不顏色的塑料的表面溫度
不同的顏色所吸收的光波段是不同的，所以會導(dǎo)致不同的表面溫度，如上圖所示，同一設(shè)定溫度下黑色的表面溫度比白色要高15℃。雖然黑色色板老化后色差一般較白色小，但由于表面溫度高經(jīng)常會出現(xiàn)皮紋發(fā)亮或色板變形問題，同樣被判定耐候失效。所以同一種材料并非黑色樣品耐候就一定比白色好，個中緣由就在這里。回復(fù)“老化”查看更多
正如小編開頭所說，無論哪一種老化設(shè)備其控制核心和原則都是基于老化三要素，所以還是那句老化：耐候其實(shí)很簡單，用心牢記三要素（光、溫度和濕度）。
來源：PCABS技術(shù)微論壇
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