高分子材料耐候性试验中的紫外辐射测定方法研究

邓润芝

(通标标准技术服务(上海)有限公司,上海 201319)

高分子材料耐候性试验中的紫外辐射测定方法研究

邓润芝

(通标标准技术服务(上海)有限公司,上海 201319)

高分子材料在使用的过程中,会受到太阳光紫外辐射的破坏,对高分子材料的耐候性会产生极大的影响,对高分子材料的紫外辐射测定也成为评定材料的重要指标之一,并且,能够通过这项测定数值能够了解大气老化与人工加速老化结果之间的相关性,对高分子材料的发展研发有着重大的意义。

高分子材料 耐候性 紫外辐射 测定方法

现阶段，很多高分子材料经常应用于户外，会受到温度、太阳光、大气污染、臭氧、湿度等因素的影响，致使材料的使用寿命缩短。为了研究高分子材料使用的紫外辐射数值，作者主要对高分子材料耐候性试验中的紫外辐射测定方法进行分析。

1　紫外辐射测定方法在高分子材料耐候性试验中的意义分析

在科技不断发展的过程中，高分子材料的发展也极为迅速，应用领域也极为广泛，为了测定和延长高分子材料的使用寿命，需要采用正确的测定方法[1]。紫外辐射测定方法主要是根据高分子材料的老化特征，对材料的破坏因素进行模拟，并找到影响高分子材料老化的主要原因，从而实现对高分子材料耐候性的试验。利用紫外辐射测定方法进行高分子材料耐候性试验，可以更快的对高分子材料的使用寿命进行评定，而且，也引起了国内外很多科学工作者的重视，对高分子材料的开发以及利用有着深远的意义。

另外，高分子材料耐候性的试验也取得了一定的成绩，例如，英国曾经开设近30个试验点，并组织多人对聚苯醚薄膜露光剂进行紫外辐射观测，通过持续三年的试验观测更近一步的了解高分子材料的耐候性。我国也曾组织20多个单位对高分子材料的耐候性进行试验，也取得了一定的成绩，这对我国高分子材料的发展和研究都有着一定的意义，更能有效的估算高分子材料的使用寿命。

2　高分子材料耐候性试验中的紫外辐射测定方法研究

2.1塑料露光测定法

塑料露光测定法是对高分子材料耐候性试验的重要方法之一，当然，在近些年的发展中，由于采用塑料露光测定法的形式不同，测定过程也有着一定的差别[2]。例如，在法国巴黎研究中心，在进行塑料露光法对高分子材料耐候性试验的过程中，曾用未经稳定的纯聚乙烯薄膜作为露光剂，聚乙烯在受到紫外辐照下，测定出羰基的生成量与聚乙烯受到辐照时间的关系，从测定结果来分析两者之间主要呈现出近似直线相互关系。另外，在一些塑料露光测定法的试验中，还曾采用聚甲基丙烯酸甲酯作为试验的露光剂，在经过20小时后的紫外辐照下，测定受光量与透过率的变化关系，两者之间呈正比例变化。除此之外，还有采用纯聚苯醚等材料作为露光剂的，无论是采用何种材料来做塑料露光测定中的露光剂，都可以通过分光光度计来对材料受到辐照前后的透光率进行评定，当然，在这个过程中，必须消除使用蓝色色标的误差，否则将会对塑料露光测定的近似度产生一定的影响，而且，测定的结果还会存在一定的重复性。另外，在采用塑料露光测定法进行高分子材料耐候性试验的过程中，也存在一些缺点，如，很难形成标准的聚合物，而且，辐照时间与光密度之间也很难测定出准确的线性关系。因此，在采用塑料露光测定法时，要适当的选择使用。

2.2紫外辐射测定法

紫外辐射测定法主要是运用太阳光谱紫外成份仪器的原理，将紫外辐射转换成测定的可见光，从而实现对测定过程的记录，进一步了解高分子材料的耐候性[3]。紫外辐射所使用的仪器主要由发光转变器、接收扩散器、晒光电管、传送器等部分组成，其中传送器需要采用半球形外罩对其实施防护，同时也是保证全部光线从不同角度入射并聚集。入射光在经过干扰滤波器过滤之后，将狭窄谱带的紫外成分以及一些小部分近红外辐射之外的光纤全部过滤，确保入射光线的标准，将其入射到荧光的材料上，转变为晒光电管辐射，并根据辐射结果对高分子材料的耐候性进行分析，从而了解高分子材料的耐候性。当然，在紫外辐射测定的整个过程中需要注意的是，紫外辐射仪器会受到周边环境温度的影响，会造成仪器的时间灵敏度发生下降的现象，对测定结果的可靠性造成极大的影响。

2.3化学露光法

在利用紫外辐射测定方法对高分子材料耐候性实验中，化学露光法是较为常用的测定方法之一，主要包括草酸双氧铀露光法、碘化氢露光法、草酸铁露光法、溴化氢露光法等，相对来说草酸铁露光法和草酸双氧铀露光法应用极为普遍。

在采用草酸铁作为露光剂时，主要根据三价铁离子还原二价铁的原理，从252至568毫微米的宽度波长范围内进行测定，相对来说，这个波长范围内较为敏感，更有利于对高分子材料耐候性的测定[4]。在采用草酸双氧铀作为露光剂进行测定的过程中，与草酸铁不同的是要从202至432毫微米的波长范围内进行测定，在这个范围内进行紫外辐射，当然，这种测定方式在应用的过程中也是有着一定的限制，必须满足ROCT16948-71的国家标准，否则，在测定过程中将会出现不同程度的误差，对测定结果也会产生极大的影响。

2.4积算照度测定法

积算照度测定法主要源于日本，早些年日本将计算照度测定法广泛应用到检测部门，而且，这种测定装置可以对大气老化和人工加速老化时的紫外辐射量进行测定，主要通过对可见光、紫外线、红外线等辐射量的测定，并按照日月年的积算方式来对其进行整体的测定[5]。将该种方法应用在高分子材料耐候性试验测定中，应结合实

············际的测定情况对测定设备进行不断的改进和创新，避免适用性偏低对测定结果造成影响。另外，在1981年间，我国也针对计算照度测定法进行了深度的研究，同时也取得了一定的成绩，研究出自动测量装置，而且，经过多年的更新和完善，测量装置也得到更好的完善，将其应用到高分子材料耐候性试验中，对提高测定结果的准确性给予极大的帮助。

另外，在进行高分子材料耐候性试验的过程中，还要注意不同气候箱与自然试验的差别。从某个角度来讲，被试验的材料在吸收入射光以及光能量的活化光谱和光谱成份后，就可以对比出同一种材料不同试验结果之间的差异性，也是高分子材料耐候性的各项影响信息的关键。但是，在实际的试验中却存在还未能解决的问题，如，在自然老化以及人工气候箱对同一种材料试验的过程中，由于测定紫外辐射的方式不同，材料性能的变化程度也会存在显著的差别，也就是说，高分子材料耐候性试验中所使用的时间也会有着很大的差异性，例如，高压聚乙烯在自然气候环境下以及不同气候箱内的获取的数值差异性(如图1所示)。从紫外辐射测定的角度上来讲，在高分子材料耐候性试验中进行的紫外辐射测定方法主要是为了测定高分子材料发生老化的一些因素，而由于紫外辐射成份、波长、纯能量等因素的不确定，及时能够测定出自然老化和人工老化速度之间的相关性，但是，对于高分子材料耐候性的应用价值也不高。因此，要结合实际的测定情况，对不同的测定方法进行改进和完善，提高测定结构的实际应用价值。

3　结语

高分子材料的应用极为广泛，但是，在使用的过程中却受到气候环境的影响，经常会影响高分子材料的使用寿命，在近些年的发展中，为了提高高分子材料的使用寿命，需要对高分子材料的耐候性进行试验，并从中发现影响因素。通过本文对高分子材料耐候性实验中的紫外辐射测定方法分析，作者结合自身多年工作经验，以及自身对紫外辐射测定方法的了解，主要从塑料露光测定法、紫外辐射测定法、化学露光法、积算照度测定法等几方面进行分析，希望通过本文的分析，对提高高分子材料的试验效果以及延长高分子材料的使用寿命和延缓材料老化给予一定的帮助。

[1]刘昌银.用紫外线荧光灯作为光源的高分子材料人工加速曝露试验装置的试制[J].合成材料老化与应用,2013(03).

[2]冉奋,刘影,王翎任,刘卯成,张宣宣,范会利,宋海明,申魁文,孔令斌,康龙.反应温度对隐甲锰矿型MnO2微纳结构和超级电容性能的影响[J].功能材料,2015(01).

[3]王钊桐,赵养利.高分子材料耐候性试验测试方法概述及评价指标的选择[J].环境技术,2013(06).

[4]陈金爱,郑玉梅,余雪辉.不同型号氙灯人工加速老化试验[J].合成材料老化与应用,2012(03).

[5]袁宏辉,孙杏蕾,张恒.氙灯老化与自然曝晒测试所得颜料耐候性的相关性[J].中国涂料,2013(12).

图1　高压聚乙烯在自然气候环境(σ)和不同气候箱(α)所获取的数值