PDF《TECHNICAL BULLETIN LU-8030》

2 /nm)

0 0.2 0.4 0.6 0.8

1 1.2

280 300

320 340

360 380

400 ??????? ??????? 图1-太阳光紫外谱线的季节性波长漂移,从夏至中午的 太阳光到冬至中午的太阳光. 不同的实验室暴露设备之间的光谱功率分布也 存在很大差异.荧光紫外试验机可使用3种类型的灯 管,氙灯试验箱可使用不同的过滤器,碳弧试验箱 使用? 2? 种差别非常大的光源.此外,随着氙灯灯管 的使用时间,氙灯的光谱功率分布的形状也会发生 变化[3]. 如果焦耳数可以有效定义暴露时间,它必须能 够体现户外或实验室加速测试中的光谱功率分布的差 异.然而,数据表明,当用焦耳数定义暴露时间时, 光谱功率分布的微小变化就会引起很大的问题. 许多研究表明,一般而言,相同能量的短波紫 外线比相同能量的长波紫外线的破坏力要强.例如, 如图? 2?所示,聚烯烃暴露在不同波长的? 1MJ/m2? 的紫 外照射下,在? 280nm?形成的羰基是在? 340nm?的? 5?到10?倍[4].类似的研究表明用焦耳数定义暴露时间将 引起重大错误,除非相比较的光源的光谱功率分布

2 [1] Grossman, D.M., 了解你的敌人,气候以及如何在实验室里模拟它 , 《乙烯技术》, 1981年3月, 第三卷, 第一期, 38-47页. [2] Grossman, D., 相关问题及答案 , Q-Lab技术手册LU-0833. [3] Brennan, P.和Fedor, G., 实验室老化中的受控辐照度:艺术品收藏的局限 , 工业纺织品联合会国际研讨会, 1988年11月, Q-Lab公司可提供该 文章. [4] Trubiroha, P., 聚合物在太阳辐射光谱范围内的光谱敏感性 , 《聚合物的稳定性和可控降解技术发展》, 236-241页, Lancaster, PA, 1989. 完相同. 为了排除湿度的影响,暴露过程中只是连续紫 外光照,没有冷凝.为了排除温度的影响,暴露温 度始终保持在? 50°C. 注意到? UVA-340?和? UVA-351?灯管的光谱功率分 布的曲线只偏移了10nm,这是一个很小的变化,比图1中夏天和冬天的太阳光光谱之间的差别小很多. 然而,下面的测试显示,相同焦耳数引起的老化性 能的差异可以高达? 2:1. 图 4显 示,对透明聚苯乙烯薄片进行测试时,要想对材料产生预期的黄变(delta b*)效果,较长波长的灯管UVA-351比UVA-340要多照射大约80%的总紫外焦耳数.如果研究者依靠焦 耳数来定义这些测试,将会引起很大的错误. TUV ?????!(MJ/m2) b* 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00

0 40

80 120

160 200

240 280 UVA-340 ???? UVA-351 ???? ??;

!???? ??;

!????? ????: 50C ? 图4-波长对聚苯乙烯薄片产生黄变老化的影响.相同焦耳 数,不同光谱功率分布的灯管引起的黄变的速率不同. 图5显示了波长对环氧涂层失光老化的类似影 响.在这个试验中,UVA-351灯管需要大约两倍于 UVA-340?灯管的总紫外焦耳数才能达到材料预期的 失光效果. TUV ?????!(MJ/m2)

0 20

40 60

80 100

0 40

80 120

160 UVA-340 Lamps UVA-351 Lamp ??;

!???? ????: G

53 QUV/se ??;

!????? ??;

?? 50C

60 e ?? 图5-用总紫外焦耳数计算时间,研究波长对环氧涂层失光的 影响.相同焦耳数,不同光谱功率分布的灯管引起不同的失 光速率. 有时人们断言,在? 340nm?测量焦耳数来定义测 试时间比用总紫外焦耳数来定义时间更精确.图6与图5的数据相同,只是使用? 340nm?处的紫外焦耳数

3 λ

0 0.05 0.10 0.15

280 300

320 340

360 380 PP PE ? ** 图2. ―聚烯蟒的光谱响应.羰基形成(随光密度变化)与辐照 波长的联系,任一波长的焦耳数是1MJ/m2 . 为了直观说明波长不同引起的错误,几种材料 的样品按照? ASTMG53?进行暴露测试,ASTMG53?是 关于光照和冷凝暴露设备(荧光紫外类型)的一个 测试标准.每次暴露都是使用荧光紫外灯管,选择 图? 3?中两个不同波长光谱中的一个.G53?中规定的 设备是? Q-Lab?公司的? QUV/se?型号.这种设备安装 有反馈控制系统,可以精确控制紫外光的辐照度,在 这次研讨会的另外一篇文章中有介绍[5].在这些试验 中,340nm处辐照度控制在1.35W/m2 /nm.荧光紫外 设备为测试光谱功率分布的作用提供了一个理想的工 具,因为不像其它类型的灯管,这种设备的灯管在其 使........