人工加速老化試驗(yàn)箱的光源如何選擇?
一、人工加速老化試驗(yàn)箱的光源如何選擇?
實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)因?yàn)榭梢栽谝粋€(gè)試驗(yàn)箱中同時(shí)模擬大氣可見環(huán)境中的光、氧、熱和降雨等因素,是目前較為常用的一種人工加速老化試驗(yàn)方法,在這些模擬因素中,又以光源為重要。經(jīng)驗(yàn)表明,陽光中引起高分子材料破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部分可見光。目前使用的人工光源都力圖使在此波長區(qū)間內(nèi)的能譜分布曲線與太陽光譜接近,模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據(jù)。經(jīng)歷了約一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)中與高分子材料相關(guān)的各技術(shù)委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。
1、熒光紫外燈:
從理論上說,300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加這部分能量,就能達(dá)到快速試驗(yàn)的效果。熒光紫外燈的光譜分布主要集中在紫外光部分,因此,可以達(dá)到較高的加速倍率。然而,熒光紫外燈不僅使自然日光中的紫外線能量增加,同時(shí)還有在地球表面測量時(shí)自然日光中沒有的輻射能量,而這部分能量會引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外,沒有高于375nm的能量,這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會出現(xiàn)曝曬在自然日光下那樣變化。由于這些固有缺陷會導(dǎo)致得出不可靠的結(jié)果。因此,熒光紫外燈的模擬性較差。但是,由于它的加速倍率高,通過選擇合適型號的燈管可實(shí)現(xiàn)對特定材料的快速篩選。
2、氙弧燈:
目前認(rèn)為,已知的人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與陽光中紫外、可見光部分相似。通過選擇合適的濾光片,可以濾去大部分到達(dá)地面陽光中存在的短波輻射。氙燈在1000nm~1200nm近紅外區(qū)存在很強(qiáng)的輻射峰,會產(chǎn)生大量的熱。因此,必須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量。目前,市面上氙燈老化試驗(yàn) 裝置有兩種冷卻方式:水冷式和風(fēng)冷式。一般來說,水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷式,但是水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜,價(jià)格也比較昂貴。由于氙燈紫外線部分能量較另兩種光源增加較少,在加速倍率方面是低的。
3、陽光型碳弧燈:
陽光型碳弧燈目前在我國應(yīng)用得較少。