塑料制品老化试验，上海检测机构塑料检测

塑料制品老化试验，上海检测机构塑料检测

全球范围内，每年会有数亿资金用于维护和更新老化失效的产品，其中很大一部分用于气候条件引起的老化失效。了解材料的气候老化原理、设计老化测试，对材料开发及预防老化是至关重要的。

影响老化的主要因素

影响老化的因素主要是日光辐射、温度及水，还包括一些其他因素，如臭氧浓度、腐蚀性气体、微生物等，所有这些因素共同作用，导致了材料的老化。

01日光辐射

塑料所表现的特性是由其材料的分子结构决定的，化学键强度是影响塑料稳定性的主要结构因素。在其他条件相同的情况下，分子结构中的化学键强度越牢固，材料越难降解。只有材料吸收的日光辐射能大于分子键能时，材料才会发生降解。根据日光辐射能量公式：

E=hc/λ

式中：

E—日光辐射能量；

h—普朗克常量；

λ—波长；

日光辐射能量与波长成反比，波长越短，辐射能量越高。到达地表的日光波长在295nm~3000 nm，主要分为3个范围：紫外线、可见光和红外线。根据CIE85-1989，海平面上各波长范围的辐照度如表1。

表1海平面上日光光谱辐照度

以上是到达地表的辐照度，根据格鲁苏斯-德雷珀定律，只有被系统吸收的光才能带来光化学的变化。太阳辐射对材料的影响，还要考虑材料吸收的情况。紫外线波长小于可见光及红外线，更容易引起材料的老化。紫外线中波长更短、能量更高的短波紫外UVC(λ<280nm）几乎完全被臭氧层吸收，部分中波紫外UVB（280 nm<λ<315nm）也会被臭氧层吸收。根据雷利法则，波长越短越容易被散射。UVC及UVB能量更高，但对材料的老化影响校小。而波长较长的可见光及红外线，由于能量较低，难以破坏化学键，在日光总谱中，长波紫外UVA（315nm<λ<400nm）对塑料制品更具破坏力。

02温度

由阿伦尼乌斯方程可知，任何化学反应的速度都会随温度升高而增加。温度对塑料制品的老化，体现在加速光化学反应速度上。温度升高，还可以导致一些在低温下不会发生的热化学反应。

日光暴晒下，通常材料温度会有不同程度的升高。在环境温度、辐照度等条件相同的情况下，材料温度的变化主要与颜色和导热性相关。材料表现出不同颜色，是由于其对光的选择性吸收的结果，对于不透明的材料，我们观察到的颜色是其反射的光色。例如，黑色物质，其对光的吸收率约90%以上，反射光强度很低。黑色物质在日光暴晒下温度变化更大，白色物质的温度变化小。在导热性方面，导热性越好的材料，在日光暴晒下温度升高越快。为更准确的表征物体的表面温度，根据导热性及颜色差异，设计有不同的黑标温度计、黑板温度计、白标温度计、白板温度计。黑板温度计是由一块不锈钢平板构成，其向光源的一侧涂有一种特殊的黑色涂料，能吸收90%的入射光。温度测度是通过位于平板背光面中心并与黑色暴光面牢固连接的并经涂黑的杆状双金属盘式传感器或者测量电阻传感器来进行的。黑标温度计则是将黑板温度计以合理的方式安装在一块导热性差的绝缘底座上。黑标温度计更适于测量导热性差的深色高分子试样的暴露温度，黑板温度计更适于测量导热性好的颜色浅的金属基材的试样表面。黑标及黑板温度通常用于表征材料能达到的高表面温度。白标与白板温度计同理，用于表征材料低的表面温度。

03水

水对塑料的老化体现在物理和化学两个方面。物理变化方面，干燥材料吸水后会产生膨胀，干燥后产生收缩。这一过程会使材料内部出现机械应力，甚至会出现应力开裂。在化学变化上，水分子在光照下会发生共价键断裂，产生成对的自由基，自由基的存在会加速光化学反应过程。

塑料制品由于水的存在，在一定温度下会发生水解反应。温度较高和相对湿度较大时，在热的作用下使水渗透能力增强，能够渗透到材料体系内部并积累起来，从而发生水解反应，如PC、PET等。