曝露試驗(yàn)方法是采用模擬和強(qiáng)化大氣環(huán)境中主要因素的一種人工加速老化試驗(yàn)方法，它是在自然氣候曝露試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上，為克服自然氣候曝露試驗(yàn)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得近似于常規(guī)大氣曝露結(jié)果。

一、光源曝露試驗(yàn)概述：  

實(shí)驗(yàn)室光源（人工光源或人工氣候）曝露試驗(yàn)方法是采用模擬和強(qiáng)化大氣環(huán)境中主要因素的一種人工加速老化試驗(yàn)方法，它是在自然氣候曝露試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上，為克服自然氣候曝露試驗(yàn)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得近似于常規(guī)大氣曝露結(jié)果。

人工氣候曝露拉力試驗(yàn)機(jī)中模擬大氣環(huán)境的主要因素是陽(yáng)光、空氣（氧），溫度（熱），濕度和雨量等5種，其中以陽(yáng)光zui為重要，所以人工氣候設(shè)備一般都模擬以上5個(gè)因素而其重點(diǎn)是陽(yáng)光。試驗(yàn)證明，到達(dá)地面上的陽(yáng)光中，只有波長(zhǎng)在300-400nm的紫外線，才能引發(fā)絕大多數(shù)高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生老化降解作用。通常紫外輻射強(qiáng)度增大，材料老化速率加快，因此，人工光源在紫外區(qū)的能譜分布曲線愈近似太陽(yáng)在此區(qū)間的譜線，則這種光源的模擬性就愈好。同時(shí)，只有當(dāng)人工光源在紫外區(qū)部分至少保持盛夏時(shí)期陽(yáng)光的輻照度時(shí)，才能獲得適宜的加倍速率。所以，理想的人工氣候曝露光源要同時(shí)具有模擬性好及加倍速率高的特性。

二、方法原理與方法要點(diǎn)：

試樣曝露于規(guī)定的環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)室光源下，通過(guò)測(cè)定試樣表面的輻照度或輻照量與試樣性能的變化，以評(píng)定受試材料的耐候性。為了得到整個(gè)曝露階段的完整特性，應(yīng)測(cè)定試樣在若干曝露階段的每一個(gè)階段的變化。

1、試驗(yàn)裝置

①試驗(yàn)箱   也稱人工氣候箱，雖有不同類型，但均應(yīng)包括以下符合規(guī)定的幾個(gè)要素：

a、光源   光源是曝露試驗(yàn)的輻射能量源，它是決定模擬性能的關(guān)鍵因素，光源應(yīng)使試樣表面得到的輻照度符合(ISO4892-94)中各種光源曝露試驗(yàn)方法的要求，并保持穩(wěn)定；

b、試樣架   用于安放試樣及規(guī)定的傳感裝置；

c、潤(rùn)濕及控濕裝置   給試樣表面提供均勻潤(rùn)濕，控制箱內(nèi)的相對(duì)濕度（可使用噴水管或冷凝蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)噴水或凝露）；

d、溫度傳感器  測(cè)量及控制箱內(nèi)空氣濕度；

e、程控裝置  控制試驗(yàn)濕潤(rùn)或非濕潤(rùn)及有（光照）時(shí)間程序裝置。

②記錄測(cè)量裝置

a、輻射測(cè)量?jī)x   測(cè)量試樣表面輻照度與輻照量；

b、黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)或黑板溫度計(jì)   黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)與試樣在相應(yīng)位置接受輻射時(shí)顯示熱導(dǎo)性差的深色試樣曝露面的溫度。黑板溫度計(jì)則由一塊近似于“黑體”吸收特性的涂黑吸收金屬板組成，板的溫度由熱接觸良好的溫度計(jì)或熱電偶指示。相同操作時(shí)所示溫度低于黑標(biāo)準(zhǔn)溫度；

c、指示或記錄裝置   試驗(yàn)有關(guān)操作要素的指示與記錄。

2、試驗(yàn)條件的選擇   人工氣候曝露試驗(yàn)條件選擇主要包括：光源、溫度、相對(duì)濕度及噴水（降雨）周期等，現(xiàn)就它們的選擇依據(jù)及一般確定方法簡(jiǎn)介于下。

①光源  光源的選擇原則是：要求人工光源的光譜特性應(yīng)與導(dǎo)致材料老化破壞zui敏感的波長(zhǎng)相近，并結(jié)合試驗(yàn)?zāi)康暮筒牧系氖褂铆h(huán)境來(lái)考慮。ISO4892-94推薦三種人工光源，其光譜的特性如下。

a、氙弧燈   氙弧燈（簡(jiǎn)稱氙燈）分光輻照度分布在使用的人工光源中模擬性。氙燈紫外線分布增加較少，加倍速率較低。氙燈在1000-2000nm近紅外區(qū)氙弧輻射很高，發(fā)熱明顯加劇，因此氙燈光源必須有冷卻裝置，以免試樣過(guò)熱。氙燈輻射經(jīng)適當(dāng)濾光后其光譜能量分布與紫外可見(jiàn)光部分相似。

b、碳弧燈   ISO4892-94只推薦開放式陽(yáng)光型碳弧燈（取消了密閉式紫外型碳弧燈），碳弧燈的光譜能量分布比較接近太陽(yáng)光，但在370-390nm波段的紫外線比較集中加強(qiáng)。碳弧燈模擬性雖不及氙燈，但加倍速率比氙燈高。碳弧燈選擇合適的濾光器能濾掉大部分短波輻射。

c、熒光紫外燈   主要推薦UV-A和UV-B兩種燈型，其中UV-B應(yīng)用較多。UV-A燈，光的峰值波長(zhǎng)位于317-365nm附近，且在達(dá)到地面的太陽(yáng)光中所不存在的300nm以下波段具有相當(dāng)?shù)?/span>

能量。因此，熒光燈常會(huì)產(chǎn)生與太陽(yáng)光不同的反應(yīng)機(jī)理，模擬性較差，但加倍速率很高。

②溫度   空氣溫度的選擇，以材料使用環(huán)境zui高氣溫為依據(jù)，比其稍高一些，常選50℃左右。黑板溫度的選擇以材料在使用環(huán)境中材料表面zui高溫度為依據(jù)，比其稍高，多選63±3℃.

③相對(duì)濕度  相對(duì)濕度對(duì)材料老化的影響因材料品種不同而異，以材料在使用環(huán)境所在地年平均相對(duì)濕度為依據(jù)，通常在50%-70%范圍選擇。

④降雨（噴水）或凝露周期   降雨（噴水）條件的選擇，以自然氣候的降雨數(shù)據(jù)為依據(jù)。上降雨（噴水）周期【降雨（噴水）時(shí)間/不降雨（噴水）時(shí)間】多選18min/102min或12min/48min,也有選3min/17min及5min/25min的。人工老化降雨（噴水）不用自來(lái)水，采用蒸餾水或去離子水。

1、試樣

①形狀與制備   曝露試樣的持尺寸是根據(jù)曝露后測(cè)試性能有關(guān)試驗(yàn)方法要求確定。某些試驗(yàn)的試樣（如邊緣易分層的層合制品樣），也可以片狀或其他形式曝露，然后按試驗(yàn)要求裁樣。對(duì)粒狀、碎片狀，粉狀或其他未加工狀態(tài)的聚合物樹脂等則按規(guī)定的（或協(xié)商的）制樣方法制成標(biāo)準(zhǔn)試樣。

②試樣數(shù)量   試樣數(shù)量對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件或曝露階段而言，由曝露后測(cè)試性能的試驗(yàn)方法確定。以此乘以曝露階段數(shù)并加上測(cè)定初始值的需要量可確定所需試樣總數(shù)。如果有關(guān)試驗(yàn)方法沒(méi)有規(guī)定曝露試樣數(shù)量，則每個(gè)曝露階段的每種材料至少準(zhǔn)備三個(gè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)的試樣（力學(xué)性能的測(cè)試推薦準(zhǔn)備兩倍于相應(yīng)測(cè)試方法所需的試樣量，因?yàn)樗芰侠匣蟮牧W(xué)性能在測(cè)試時(shí)會(huì)有較大的分散性）。

每個(gè)曝露試驗(yàn)應(yīng)包括一個(gè)已知耐候性的參照試樣。

③貯存和狀態(tài)調(diào)節(jié)  試樣在測(cè)試前進(jìn)行適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)調(diào)節(jié)，對(duì)此試樣應(yīng)貯存在正常實(shí)驗(yàn)室條件下的黑暗處，或按GB 2918-82“塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境”規(guī)定的某一標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中。對(duì)貯存黑暗中會(huì)改變顏色的試樣，曝露后要盡快目測(cè)對(duì)比顏色改變。

4、試驗(yàn)條件和步驟   試驗(yàn)所控制的具體條件和操作步驟，如試樣固定、曝露、濾光片更換清洗，輻射量測(cè)定及曝露后試樣性能變化的測(cè)定等均依據(jù)所選的特定曝露方法而定，詳見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（ISO4892.1-4）

三、影響因素：

1、光強(qiáng)度的穩(wěn)定性   為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，再現(xiàn)性好，光源發(fā)射的光譜強(qiáng)度應(yīng)穩(wěn)定。氙燈及熒光燈在使用過(guò)程中隨點(diǎn)燃時(shí)間的增長(zhǎng)而逐步老化、變質(zhì)、使輻照度衰減。因此，應(yīng)按有關(guān)試驗(yàn)方法規(guī)定定期更換新燈。光源電流或電壓的變化會(huì)引起光源輻照度的波動(dòng)，輻照度隨電功率的增大而升高，故要求光源的電流電壓應(yīng)保持穩(wěn)定。

氙燈與碳弧燈的玻璃濾光套（片）在使用過(guò)程中也會(huì)老化變質(zhì)或沾污，應(yīng)使用200h后即換，并經(jīng)常清洗保潔。

2、受試溫度   試樣的輻照溫度不可選的過(guò)高，特別是對(duì)易于被單純熱效應(yīng)引起變化的材料。因在此種情況下，試驗(yàn)表示的結(jié)果可能不是光譜曝露的效應(yīng)而是熱效應(yīng)。選用氙燈要注意防止試樣過(guò)熱（冷卻必須有效）選用開放式碳弧燈，要加強(qiáng)空氣流動(dòng)以免溫升過(guò)分。