在整個1000h 氙燈老化測試過程中,聚乙烯試樣的拉伸強度保持率和斷裂伸長率隨時間的增加而降低,拉伸強度保持率和斷裂伸長率與時間的對數(shù)均呈線性關(guān)系,線性相關(guān)系數(shù)均為0.97以上。根據(jù)良好的線性關(guān)系,可以由該組試樣1000h氙燈老化測試數(shù)據(jù)推測1000h 以后的拉伸強度保持率和斷裂伸長率。5 氙燈老與自然氣候曝露的相關(guān)性自然氣候曝露受客觀條件的約束和影響比較大,例如:曝露試驗場應選擇在受試產(chǎn)品實際使用環(huán)境條件下建立;場地應平坦、空曠、不積水、草高不應超過0.3m;曝露場附近無工廠煙囪和能散發(fā)大量腐蝕性化學氣體的設施,避免局部嚴重污染的影響。自然氣候曝露的結(jié)果還會隨投試季節(jié)的不同而改變。
但這種影響會隨曝露時間的延長而減少。為了將實驗室得到的氙燈老化測試數(shù)據(jù)用于推測自然氣候曝露,需要確定各地區(qū)、不同氣候狀況下的太陽輻射量,以及氙燈老化測試與實際使用環(huán)境自然氣候曝露的相關(guān)性。控制氙燈老化輻射總量與自然曝露輻射總量相當需要考慮其實際使用環(huán)境的輻射強度。例如,如果塑料制品的產(chǎn)地位于中國山東省,而使用地在中國廣東省,則在山東進行的自然氣候曝露結(jié)果不能被直接應用于廣東省,需要根據(jù)產(chǎn)品的實際使用環(huán)境進行換算與推算;如果在中國生產(chǎn)的塑料制品出口到美國,那就需要結(jié)合美國當?shù)氐那闆r來對人工老化測試結(jié)果進行合理的換算與推算。按接受太陽能輻射量的大小,中國大致上可分為五類地區(qū),美國大致可分為四類地區(qū)。對應中國一、二、三、四、五類地區(qū)的典型城市分別是:拉薩、山西北部、山東、廣東、四川。對應美國A、B、C、D 類地區(qū)的典型城市分別是:菲尼克斯、里弗塞德、達拉斯、斯蘭克頓。中國和美國各類地區(qū)全年平均輻照量以及與自然氣候曝露一年相當?shù)碾療衾匣r數(shù)分別見表2、3 所示,以ISO 4892- 2 氙燈老化方法A第1個循環(huán)為基礎(chǔ)。

ISO 4892- 2 方法A 第1個循環(huán)的氙燈老化測試,其加倍速率分別是中國、二、三、四、五類地區(qū)自然氣候曝露的4.01,4.78,5.52,6.54,8.02 倍;是美國A,B,C,D 類地區(qū)自然氣候曝露的4.13,5.05,6.49,9.09 倍。簡單地說,在實驗室中根據(jù)ISO 4892- 2方法A 第1 個循環(huán)進行1000h 的氙燈老化測試,相當于山東?。ū? 中的三類地區(qū))5520h 的自然氣候曝露,或廣東省(表2 中的四類地區(qū))6540h 的自然氣候曝露。
在已知短時間范圍(不足3個月,即900h)氙燈老化測試數(shù)據(jù)的情況下,若實驗室氙燈老化測式時間大于等于在產(chǎn)品實際使用地區(qū)與自然氣候曝露一年相當?shù)碾療衾匣r數(shù)60%,且實驗室測試時間的對數(shù)與拉伸強度保持率和斷裂伸長率的線性相關(guān)性大于0.95,就可以推算出聚乙烯產(chǎn)品在自然氣候曝露一年的性能。
全球每年因塑料產(chǎn)品老化造成的產(chǎn)品褪色、失光、氧化、開裂、粉化和強度下降,從而導致的直接或間接經(jīng)濟損失高達數(shù)億美元。通過氙燈老化測試,結(jié)合各地太陽輻射的年平均輻照量,采用統(tǒng)計學方法,可以在相對較短的時間內(nèi)推算出相當于自然氣候曝露一年的聚乙烯制品的性能,有效地防止了生產(chǎn)及長時間測試或自然氣候暴露的浪費。人工老化測試時間長、費用高。以氙燈老化測試為例,濾光器使用4000h就應報廢,外濾光罩使用2000h后應報廢,而內(nèi)濾光罩只能用400h。本文提出的方法可以將實驗室相對時間較短的測試結(jié)果迅速地應用于實際使用當中,快速地得到置信度高的結(jié)果,可大大節(jié)省了測試費用,并明顯提高從產(chǎn)品的設計開發(fā)到試制、量產(chǎn)的效率。以美國達拉斯市為代表的美國太陽能輻射C類地區(qū),只需要810h就可以推測出相當于一年(8760h)的材料性能;以美國斯蘭克頓市為代表的美國太陽能輻射D類地區(qū),只需要579h就可以推測出相當于一年的材料性能。
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