老化實驗室光源曝露試驗因為可以在一個試驗箱中同時(shí)模擬大氣可見環境中的光、氧、熱和降雨等因素,是目前較為常(cháng)用的一種人工加速老化試驗方法,在這些模擬因素中,又以光(guāng)源zui為(wéi)重要。經驗表明,陽(yáng)光中引起高分(fèn)子材(cái)料(liào)破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部(bù)分可見光。目前(qián)使用的(de)人工光源都力圖使在此波長區間內的能譜分(fèn)布曲線與太陽光譜接近,模擬性(xìng)和加速(sù)倍率是選擇人工光源的(de)主要依據。經曆了約一個世(shì)紀的發展(zhǎn),實驗室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈(dēng)、熒光紫外(wài)燈、氙弧(hú)燈、高壓汞燈等(děng)各種光源供選擇(zé)。標準化組織(ISO)中與高分子材料相關的各技術委員會主要推(tuī)薦使用陽光型碳弧燈(dēng)、熒光紫外燈(dēng)、氙弧燈三(sān)種光源。
2.1氙弧燈
目前認為,已知的(de)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zui相似。通過選擇合適的濾光片,可以(yǐ)濾去大部分(fèn)到達地(dì)麵(miàn)陽光中存在的(de)短波輻射。氙燈在1000nm~1200nm近(jìn)紅外區存在很強的輻射峰,會產生大量的熱。因此,須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能(néng)量。目前,市麵上氙燈老(lǎo)化試驗裝置有兩種冷(lěng)卻方式:水冷式和風冷式(shì)。一般(bān)來說,水冷式氙燈裝置冷卻效果要優於風冷式,同(tóng)時結構也較為(wéi)複雜,價格也比較昂(áng)貴。由於氙燈紫外線部(bù)分能量較另兩種光源增加較少,在(zài)加速倍率方麵(miàn)是zui低的。2.2熒光(guāng)紫外燈
從理論上說,300nm~400nm的(de)短波能量是引起老化(huà)的主要因素。如果增加這部分能量,就能達到快(kuài)速(sù)試驗的效果。熒光紫外燈的光譜分布主要集(jí)中在紫外光部分,因(yīn)此,可以達到較高的加速(sù)倍率(lǜ)。然而,熒光紫外燈不僅使自然日光(guāng)中的(de)紫外線能量增加,同時還有在地球表麵(miàn)測量時自然日光中沒有的輻射能量,而這部分能量會引起(qǐ)非自然的破壞。另外熒光(guāng)光源除了很窄的水銀光譜線外,沒有高(gāo)於375nm的能量,這樣對較長波長的UV能量(liàng)敏感(gǎn)的(de)材料就可能不會出現曝曬在(zài)自然日光下那樣變化。由於(yú)這些(xiē)固有缺陷會導致得出(chū)不可靠的結果。因此,熒光(guāng)紫外燈的模擬性較(jiào)差。但是,由於它的加速倍率高,通過選擇合適型號的燈管可(kě)實現對特定材(cái)料(liào)的快速篩選。
2.3陽光型碳弧燈
陽光型碳弧燈(dēng)目前在我國應用得較少,但它在日本是廣泛使用的光(guāng)源(yuán),大部分JIS標準都采(cǎi)用陽光型碳(tàn)弧燈。我國許多與日本合資的汽(qì)車企業仍推薦使用這種光源(yuán)。陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近於太(tài)陽光,但在370nm-390nm紫(zǐ)外線集中加強,模擬性不及氙(xiān)燈,加速倍率介於氙燈及紫外燈之間