兩種光老化設備QUV紫外熒光老化試驗箱和Q-Sun氙燈老化試驗箱比較

    摘要: 紫外熒光老化試驗箱QUV采用熒光紫外燈為光源。通過模擬自然光中的紫外輻射和冷凝.對材料進行加速耐候性試驗:以獲得材料耐候性的結果。氙燈老化試驗箱Q-Sun采用能模擬全陽光光譜的氙弧燈來再現不同環境下存在的破壞性光波，用來進行老化的環境模擬和加速試驗。QUV和Q-Sun同屬加速老化和測試材料光穩定性的設備，能提供快速且可重復的測試結果。本文論述了這兩種儀器的特點和相關主要標準。并比較了兩者之間差別。

  高分子材料在日常生活中應用廣泛，在其長期使用過程中，經常出現變色、粉化、起泡、 裂紋、脫落等老化現象，嚴重影響產品的機械性能、外觀表現等特性。因此:如何高效、準確地評價高分子材料及其制品的耐老化性能;對高分子材料的應用和發展極其重要

   老化試驗的研究方法主要有兩種，自然環境老化和人工加速老化。自然環境老化是評定材料實際壽命的最好方法，但試驗周期長,環境條件不可控，因此其實際應用受到限制。為了縮短試驗時間，通常采用人工加速老化試驗方法，在室內或設備內模擬大氣環境條件或某種特定的環境條件。其中光老化是較常采用的老化方法加速檢測老化和光穩定性的設備較常見的有紫外熒光老化試驗箱(QUV)和氙燈老化試驗箱(Q-Sun),這些檢測設備被廣泛用于研究開發、質量控制和材料檢定.能提供快速且可重復的老化測試結果[5],適用于食品接觸材料、醫用材料等的老化研究。

   QUV紫外熒光老化試驗箱是模擬老化的具有破壞效果的實驗室儀器。它可用于預測材料暴露在室外環境下的耐久性。QUV自帶的冷凝系統可模擬雨霧。熒光紫外燈模擬陽光的損害現象，暴露溫度可自動控制。幾天或幾周后，QUV會造成幾個月成幾年在室外才可能發生的破壞效果。觀察到的材料的變質情況包括褪色、風化、開裂、模糊、起泡、光澤消失、強度減小以及脆化等問。Q-Sun氙燈老化試驗箱是模擬氣候腐蝕效果的實驗室設備，用來測試材料的耐候性能。它能在幾天或數周內產生戶外幾個月甚至幾年的老化效果。能觀察到的效果包括褪色、白化、龜裂、破裂、霧化、水泡、光澤降低、強度降低和脆化等

 2儀器介紹

本文介紹的QUV紫外熒光老化試驗箱由愛佩公司生產，型號為AP-UV3-2  。該老化試驗箱具備噴淋、輻照強度閉環自動控制功能、黑板溫度的直接設定和閉環自動控制功能以及水溫加熱自動控制功能。可進行循環溫度控制和冷凝溫度控制，具有精密的太陽眼光照控制系統。能選擇合適的輻照度(輻照在單位面積上的光的比率)。太陽眼自動保持正確的照度,控制器通過4個傳感器監控UV強度。相比替補輪換系統可彌補燈的差別，從而更好地控制輻照度。可供選擇不同的光照情況，例如，UVA-340可以設定以下幾種光照情況:

(1)太陽最大值(相當于夏季正 午日光),得到快速效果:

(2)UV最大值(高于無太陽眼控制的照度的75%),得到快速效果;

(3)平均最優值(相當于三月/九月的日光)。平均或低于UV照射。

  使用UVB-313 燈，能以最大的UV值進行快速試驗。進行質量控制或非常耐久的材料的試驗。本文介紹的Q-Sun氙燈試驗箱由美國Q-LAB公司生產，型號為Q-Sun Xe-3HBS。Q-Sun配備了輻照控制、相對濕度和黑板溫度(X-10235-X)及箱體溫度的控制與監控,并帶有水噴淋系統。該儀器用氙燈模擬陽光的破壞效果。用噴淋功能(可選項)模擬雨和露，其曝曬、黑暗、噴淋的次序是被自動控制的。可設置循環程序控制溫度和相對濕度:并具有精密的太陽眼光照控制系統，可選擇光強(照射在平面_上光能的比率)的強弱，太陽眼自動保持正確的光強。

 4 QUV 和Q-Sun的比較

Q-Sun模擬太陽光的所有光譜，包括紫外線UV、可見光和紅外線。氙燈光譜在295-800 nm范圍內基本上與太陽光的光譜相吻合。Q-Sun 常被用來測試對紫外線的長波段、可見光及紅外線較敏感的樣品。QUV則無法模擬全光譜太陽光。在紫外線的短波區域，即從365 nm到太陽光的最低波段，QUV能很好地模擬太陽光，卻無法模擬長一點的波長。對于曝露在室外的經久耐用的材料。紫外線的短波段300~400 nm是引起老化損害的最主要原因，因此QUV常用來測試暴露在室外的樣品。通常，在涂層、粘合劑、屋面材料和紡織品等材料的老化試驗中較多選用QUV,在印刷油墨類、塑料制品中較多選用Q-Sun。在進行人工加速老化試驗時，應當根據光源特點、試驗目的、受試材料的種類和應用領域來選取不同的人工加速光老化試驗方法和適當的試驗條件、評判參數。測試的最佳方法依賴于測試需要，選對方法和儀器能使實驗結果更為有效。

5試驗結果比較

國內對QUV和Q-Sun兩種老化試驗方法的對比研究較少。利用QUV和Q-Sun對7種不同基料不同顏色的漆進行老化試驗，發現在失光試驗方面, 200 h內兩種方法有較好的可比性.而200 h后缺乏規律性。在變色試驗方面，QUV沒有Q-Sun的對比系數高。在粉化模擬性方面，QUV相對Q-Sun更具優異性。薛一心等叫利用QUV和Q-Sun對PVC-U異型材進行老化變色分析，結果發現。QUV在1000 h內展現了PVC-U異型材老化的3個階段。按國標利用Q-Sun進行老化用時6000 h與QUV老化800 h變色量相當。在對一定的配方體系及老化條件建立一定的對比模型后，利用QUV可在一-定程度上預測Q-Sun的老化結果。綜上所述，QUV與Q-Sun有很好的互補性,二者各有所長，在具體應用中，可以根據對材料性能要求的側重不同，選擇合適的老化試驗方法。