隨著聚乙烯罩袋在國(guó)際貨運(yùn)及倉(cāng)儲(chǔ)中應(yīng)用的普及，其在使用過(guò)程中遇到的老化問(wèn)題引起了越來(lái)越多用戶(hù)及生產(chǎn)廠家的重視。為滿(mǎn)足使用需要，通?？蛻?hù)要求罩袋在戶(hù)外自然條件下曝露12 個(gè)月后仍能保持一定的牢固強(qiáng)度，在通常外力作用下不會(huì)輕易破裂?！秶?guó)際海遠(yuǎn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》也明確地要求柔性大宗包裝應(yīng)足以抵抗由于紫外線(xiàn)等而造成的自然氣候曝露。戶(hù)外曝露的聚乙烯性能的變差是由于太陽(yáng)光中的短波輻射引起的，通過(guò)遮蓋和屏蔽可以有效的防止聚乙烯對(duì)太陽(yáng)能的吸收。為了防止或降低光氧老化作用，可在聚乙烯中添加具有蔽光作用的穩(wěn)定劑，如炭黑或紫外線(xiàn)吸收劑。但通常廠家很難確定添加多少量的炭黑或紫外線(xiàn)吸收劑就能符合客戶(hù)的要求。市場(chǎng)上具有遮蓋和屏蔽作用的炭黑或紫外線(xiàn)吸收劑的價(jià)格一般在幾萬(wàn)元一噸，且種類(lèi)繁多。就添加何種添加劑，添加比例多少到能達(dá)到客戶(hù)要求，仍然缺乏一套行之有效的方法。尋找行之有效的人工加速老化測(cè)試與計(jì)算方法對(duì)聚乙烯罩袋的耐老化性能的評(píng)估勢(shì)在必行。
一、聚乙烯老化機(jī)理
由于本身分子結(jié)構(gòu)和聚合物中所含微量雜質(zhì)等內(nèi)因，以及受大氣環(huán)境和成型加工條件等外因的影響，聚乙烯會(huì)發(fā)生光氧老化。這種老化反應(yīng)按自由基鍵式的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致以聚乙烯發(fā)生降解反應(yīng)為主的、不可逆的化學(xué)反應(yīng)，從而使其性能減弱、甚至失去使用價(jià)值。聚乙烯受太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)照射作用和空氣中氧的作用，其分子中的羰基含量會(huì)增加，并發(fā)生光氧老化。這種光氧老化通常是在常溫下進(jìn)行的，結(jié)果可使聚乙烯分子解聚，并生成一部分支鏈體型結(jié)構(gòu)。

二、老化測(cè)試的分類(lèi)
老化測(cè)試主要分為兩大類(lèi)：自然氣候曝露與人工加速老化測(cè)試。自然氣候曝露是將聚乙烯產(chǎn)品直接置于自然環(huán)境中經(jīng)受各種氣候因素的綜合作用，觀測(cè)其性能隨時(shí)間變化。自然氣候曝露的缺點(diǎn)是：曝露試驗(yàn)場(chǎng)有嚴(yán)格的條件限制、周期長(zhǎng)、結(jié)果再現(xiàn)性差，不同年份、不同地區(qū)氣候條件的差異可導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的不可比性，難以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需要；人工加速老化測(cè)試強(qiáng)化了自然氣候中能引起老化的重要因素，試驗(yàn)條件可控，測(cè)試結(jié)果再現(xiàn)性強(qiáng)，且縮短了測(cè)試周期。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）主要推薦使用碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈3 種光源進(jìn)行人工加速老化。太陽(yáng)輻射光譜中，大約50%的能量在可見(jiàn)光區(qū)，7%在紫外光區(qū)，43%在紅外光區(qū)。太陽(yáng)光在照射到地球表面的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)大氣阻擋，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量會(huì)比大氣上界小。紫外光、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)在真空中的波長(zhǎng)范圍分別是：6～400、400~770nm、770nm～0.3m。紫外光區(qū)又分為UV- A、UV- B 和UV- C。其中，UV- A的波長(zhǎng)范圍為315~400nm，UV- B的波長(zhǎng)范圍為280~315nm，UV-C 為波長(zhǎng)小于280nm 的輻照。熒光紫外燈發(fā)射的紫外線(xiàn)能量較自然日光有所增加，同時(shí)還帶有在地球表面測(cè)量時(shí)自然日光中沒(méi)有的輻射能量，而這部分能量會(huì)引起非自然的破壞。雖然熒光紫外燈的加速倍率高，但熒光紫外燈固有的缺陷會(huì)導(dǎo)致得出不可靠的結(jié)果。因此，熒光紫外燈對(duì)白然日光的模擬性較差。
碳弧燈光譜能量分布也較接近于太陽(yáng)光，但在370～390nm 的波長(zhǎng)范圍內(nèi)紫外線(xiàn)集中加強(qiáng)，模擬性不及氙燈。在加速倍率方面，碳弧燈介于氙燈及紫外燈之間。氙弧燈發(fā)出的光譜能量較接近完整的太陽(yáng)光譜，包括紫外線(xiàn)（UV）、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)（IR）。氙燈弧在1000~1200nm 近紅外區(qū)存在很強(qiáng)的輻射峰，產(chǎn)生大量熱。因此，需要選擇合適的冷卻裝置將這部分能量帶走。一般水冷式的冷卻效果優(yōu)于風(fēng)冷式。
三、氙燈老化測(cè)試與拉伸測(cè)試
試驗(yàn)采用平板式氙燈試驗(yàn)箱、日光Q 型過(guò)濾器。試驗(yàn)箱頂部安裝有多個(gè)水冷氙燈管，過(guò)濾器置于燈管下部。試驗(yàn)箱頂部和側(cè)部均裝有反射系統(tǒng)以增強(qiáng)輻照度的均勻性。測(cè)試樣品安放在燈管下方的樣品托盤(pán)上。托盤(pán)略微小角度傾斜，以方便使水流走。為獲得準(zhǔn)確的、重復(fù)性好的測(cè)試結(jié)果，試驗(yàn)箱帶有控制光線(xiàn)強(qiáng)度（輻照度）、黑標(biāo)溫度和相對(duì)濕度的控制系統(tǒng)。光強(qiáng)的改變會(huì)影響材料損壞的速度，而光譜能量分布的改變則會(huì)影響材料的降解速度和類(lèi)型。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)采用ISO4892- 2氙弧燈老化測(cè)試方法A中經(jīng)常用的第1個(gè)循環(huán)，控制波長(zhǎng)在340nm 的輻照度為0.51±0.02 W·m-2。每120min 為一個(gè)循環(huán)，其中：干燥102min，噴淋18min。干燥時(shí)對(duì)溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行控制：黑標(biāo)溫度65±3℃、測(cè)試室環(huán)境溫度38±3℃、相對(duì)濕度50±10%。輻照度（輻照強(qiáng)度）Irradiance，是指單位時(shí)間單位面積上所接受的某波長(zhǎng)或某波長(zhǎng)通帶內(nèi)的輻射能量，用E 表示，單位為W·m- 2。輻照量Radiant，是指輻照度的時(shí)間積分，用H 表示，單位為J·m- 2。輻照度與輻照量的換算關(guān)系如式1 所示：
H= E×3.6 t（1）式中H：輻照量，kJ·m- 2；E：輻照度，Wm-2；3.6：換算常數(shù)；t：光照時(shí)間，h。采用日光Q 型過(guò)濾器時(shí)，340nm 處輻照度的設(shè)定值為0.51W·m- 2。由表1 可知，300~800nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)，與該輻照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的單位時(shí)間（h）輻照量為2120.4kJ·m- 2。氙燈老化測(cè)試總計(jì)持續(xù)1000h，其中，每隔250h根據(jù)ISO527塑料抗拉性能的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試試樣分別在橫向和縱向的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率，并計(jì)算拉伸強(qiáng)度保持率。拉伸測(cè)試的拉伸速率500mm·min- 1，夾具間距50mm，試樣寬度25mm。http://m.zhdtlyjq.com