女人补水抗衰老，那塑料呢？——解析塑料老化三大因素
战斗在汽车生产线的技术人员们都知道，汽车选材里最让人头疼的一项要求就是老化测试，由于老化测试周期长一旦出现失效，将会严重影响到SOP进程。
我们先来看一下A君到底遇到了什么问题：
1） 同一种材料，米色OK而红色失效；
2） 同一种材料，皮纹件失效而光面件OK；
3） 同一种材料，做后视镜OK而格栅NG；
4） 同一种材料，同样的ISO4892-1里通用的两种测试方法，氙灯OK而UV灯失效；
5） 同一种材料，SAE J2412 OK 而 PV1303失效；
……
看得出来，A君排比句学的不错也提出了很多现实的问题，不过A君也提出了一个自认为高明的大招：你们做塑料的多加点耐候剂不就什么都解决了嘛！
小编实在坐不住了，聚合物耐老化是一个系统工程，绝非小小耐候剂就能解决所有问题，今天小编先带大家认识一下聚合物老化的几个因素以及老化测试方法：
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加速老化试验中有不同的光源来模拟塑料件的实际老化过程，如氙灯、碳弧灯和UV等，其实这些光源设计的目的主要是为了模拟不同的应用环境，如UV等可以配置daylinght Fliter和 windowglass Fliter分别来模拟外饰和内饰的老化过程，不同的滤镜可以实现不同的光波长，而不同聚合物其敏感波长不同，所以在不同光源下同一种材料的老化结果可能会有很大差异。回复“光稳定剂”查看更多
敏感波长越短，分子结构破坏所需能量越大，分子键越不容易被打断，但这并不表示其耐候性越好，如PC和PP，光很重要但并不是惟一影响因素。
图1：不同波长的光对塑料破坏的形象描述
表1：不同塑料对应的敏感波长
如表2所示，黑色比白色材料表面温度高15℃，温度虽然不会直接导致材料变色或分子链断裂。但温度会使光老化过程加速，如表3所示。
目前车厂内饰标准要求黑标温度为89℃，外饰要求为70℃，所以光老化过程实际伴随着长期高温热老化。根据Arrhenius方程温度使光老化速度呈指数倍增加，耐候剂表示对热老化无能为力。
表2：不同颜色塑料的表面温度（室温为45℃）
表3：温度会使塑料光老化加速
有些聚合物对水分极敏感，如POM、聚酯和EVA等，微量的水分即能引起聚合物降解或膨胀。加速老化试验可以模拟雨水冲击或雨露等环境对聚合物老化的影响，在光和热的条件下，微量水分会对聚合物分子链造成极大破坏，耐候剂表示与此划清界限。A君意犹未尽…
图2：由于吸水作用，塑料的膨胀导致表面和内部有拉伸力
耐候剂对聚合物老化的作用具有局限性，特别是对于分子链中具有某些结构的聚合物来说耐候剂的作用就被稀释了，如酯基、酰胺基和卤素基团等，这些结构极或者是湿度敏感或者是热敏感的。所以我们在谈如何改善聚合物老化时需要综合考虑“老化三要素”。
要理解老化三要素（光、温度和湿度）就需要首先了解能够提供这些模拟环境的老化设备，目前在车厂、在外测机构、在改性厂能看到的老化仪基本出自两家公司：Altalas和Q-Lab。而无论是那一家，其在老化仪的设计原理和控制系统上都没有大的区别，其核心主要是辐照和湿度的控制，接下来小编给大家理一理这些老化设备是如何玩转老化三要素的。
表4：氙灯、紫外灯和太阳光
目前，常见的加速老化中主体模拟了两类光源，一类为波段为300-800nm，包含了紫外区、可见光和近红外区，就是我们通常说的氙灯；另一类为波段为300-400nm，就是通常用的紫外灯。
其实这两种光源设计的初衷是不同的，区别在于时间。前者光谱接近太阳光，并且可以通过配置不同滤镜来过滤某些特殊波长的光，从而结果更接近实际，但所需要的试验周期较长，内饰一般1-2周，外饰则需要几个月。后者短波光能量更强，主要考察材料的耐久性，如车身漆。
表5：紫外灯耐老化测试
表6：氙灯耐老化测试
当然，还有一点需要提醒大家注意的，UV光谱光源为荧光，光源稳定性好，如上图所示，而氙灯在使用一段时间后需要矫正或更换，否则光谱会发生改变，影响结果的重复性，误导开发人员。
图3：外饰材料的水分环境测试
通常外饰材料需要考验其水分环境下的稳定性，通常有两种：一种是雨水冲击，一种是雨露，前者重点是冲击，后者重点是时间，特别是酸雨冷凝在材料表面长时间会导致表面腐蚀的发生。氙灯在模拟水分环境存在一定的局限性，主要有两点：
1、无法模拟雨露；
2、喷淋水不经过加热直接到样品表面，会导致表面温度快速下降，从而影响光老化和热老化程度。
表7：不颜色的塑料的表面温度
不同的颜色所吸收的光波段是不同的，所以会导致不同的表面温度，如上图所示，同一设定温度下黑色的表面温度比白色要高15℃。虽然黑色色板老化后色差一般较白色小，但由于表面温度高经常会出现皮纹发亮或色板变形问题，同样被判定耐候失效。所以同一种材料并非黑色样品耐候就一定比白色好，个中缘由就在这里。回复“老化”查看更多
正如小编开头所说，无论哪一种老化设备其控制核心和原则都是基于老化三要素，所以还是那句老化：耐候其实很简单，用心牢记三要素（光、温度和湿度）。
来源：PCABS技术微论坛
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