氙灯老化是一种人工日光老化试验。在测试中，我们需要知道以下问题:

1.人工加速老化试验条件的选择

其实这个问题可以理解为应该模拟哪些老化因素。在高分子材料的使用过程中，气候环境中的许多因素都可能对高分子材料的老化产生影响。如果提前知道老化的主要因素，就可以选择测试方法。

我们可以从运输、储存、使用环境及其老化机理等方面来确定试验方法。比如硬聚氯乙烯型材，是以聚氯乙烯为原料，添加稳定剂、颜料等添加剂制成的，主要用于户外。考虑到PVC的老化机理，PVC受热容易分解；考虑使用环境；空气中的氧气、紫外线、热量和湿气是型材老化的原因。

因此，国家标准GB/T8814-2004《门和w30窗用未增塑聚氯乙烯-U型材》不仅规定了光氧老化试验方法，还采用GB/T16422.2《塑料实验室光源暴露试验方法第二部分:氙弧灯》进行4000h或6000h老化，并模拟室外紫外光、可见光、温度和温度。再比如中国在国际市场上的优势产品:外贸出口鞋。在使用过程中，阳光中的紫外线是鞋子变色、褪色的主要原因。所以用紫外线灯箱测试鞋子的耐黄变性能是很有必要的。

常用的鞋子耐黄变试验箱采用30W紫外灯，样品距离光源20cm，照射3小时后观察颜色变化。同时，在运输过程中，集装箱内闷热潮湿的环境会造成鞋面、鞋底、胶水变色、起斑甚至变质。因此，在装运和运输前，需要考虑耐湿热老化试验，在容器内模拟高热高湿环境，在70℃和95%相对湿度下，观察48h试验后的外观和颜色变化。

2.人工加速老化光源的选择

实验室光源暴露试验:可以在一个试验箱内同时模拟可见大气中的光、氧、热、降雨等因素。是一种常用的人工加速老化试验方法，其中光源比较重要。经验表明，太阳光中聚合物破环的波长主要集中在紫外光和部分可见光。

目前使用的人工光源都在努力使这个波长范围内的能谱分布曲线接近太阳光谱，模拟和加速比是选择人工光源的主要依据。经过大约一个世纪的发展，实验室光源已经可供选择，如封闭式碳弧灯、日光碳弧灯、荧光紫外灯、氙弧灯和高压汞灯。国际标准化组织(ISO)中与高分子材料相关的技术委员会主要建议使用三种光源:太阳能碳弧灯、荧光紫外灯和氙弧灯。

01氙弧灯

目前认为已知人工光源中氙弧灯的光谱能量分布与太阳光的紫外和可见光部分为相似。通过选择合适的滤光器，可以过滤掉阳光中到达地面的大部分短波辐射。氙灯在1000nm~1200nm的红外区域有很强的辐射，会产生大量的热量。

因此，必须选择合适的冷却装置来带走这部分能量。目前市面上的氙灯老化试验装置有水冷和风冷两种冷却方式，通常水冷氙灯的冷却作用比风冷要好，而且结构更复杂，价格也更贵。因为氙灯的紫外能量比其他两种光源增加的少，所以从加速率来说是低的。

02荧光紫外线灯

理论上，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加这部分能量，可以达到快速测试的作用。荧光紫外灯的光谱分布主要集中在紫外部分，因此可以实现较高的加速比。

而荧光紫外灯不仅增加了自然太阳光中的紫外能量，而且在地球表面测量时还有自然太阳光中没有的辐射能量，这部分能量会造成非自然伤害。此外，除了窄的汞光谱线之外，荧光光源没有高于375nm的能量，因此对更长波长的UV能量有感的材料可能不会暴露在自然日光下。这些固有的缺陷将导致不可靠的结果。

所以荧光紫外灯的仿真性差。然而，由于其高加速率，通过选择合适类型的灯可以实现特定材料的快速筛选。



03阳光碳弧灯

日光型碳弧灯目前在国内很少使用，但在日本是一种广泛使用的光源。大多数JIS标准采用日光型碳弧灯。很多中日合资汽车公司还是建议使用这种光源的。日光型碳弧灯的光谱能量分布也接近太阳光，但紫外线在370nm~390nm处集中加强，模拟性不如氙灯，加速比介于氙灯和紫外灯之间。

3.测试时间的确定

01参考相关产品标准和法规。

老化试验的时间在相关产品标准中已有规定。我们只需要找到相关的标准，按照规定的时间执行就可以了。很多国家标准和行业标准对此都有规定。

02根据已知的相关性。

结果表明，ABS的颜色稳定性可以通过颜色和黄变指数的变化来评价。人工加速老化与自然空气暴露有很好的相关性，加速率约为7。如果想知道一种ABS材料在户外使用一年后的颜色变化，可以用同样的测试条件，参照加速率，确定365x24/7=1251h的加速老化时间。

长期以来，国内外对相关问题进行了大量的研究，得出了许多换算公式。但由于高分子材料的多样性、加速老化试验设备和方法的差异、不同时间和地区气候的差异，换算关系复杂。因此，在选择换算关系时，一定要注意具体的材料、老化设备、试验条件、性能评价指标等已经获得相关性的因素。

03控制人工加速老化辐射总量相当于自然暴露辐射总量

对于一些没有相应标准法规，没有参考关联性的产品，可以考虑其实际使用环境的辐射强度，控制人工加速老化辐射总量等于自然暴露辐射总量。

一步:由于本品为塑料制品，在室外使用，因此选用GB/T16422.2-1996《塑料实验室光源暴露试验方法第2部分:氙弧灯》中的方法A。

实验条件为:辐照强度0.50W/m2(340nm)，黑板温度65℃，箱温40℃，相对湿度50%，喷涂时间/非喷涂时间18min/102min，连续光照；

二步:根据国际标准CIENO 85-1989(引自GB/T 16422.1-1996《塑料实验室光源暴露试验方法第1部分:氙弧灯》)，北京全年总辐射量约为5609 MJ/m2；紫外区和可见光区(300nm~800nm)占62.2%，即3489MJ/m2。

三步:根据GB/T16422.2-1996

当40 nm处的辐照强度为0.50W/m2时，在红外区和可见光区(300 nm ~ 800 nm)的辐照强度为550 W/m2；可以算出照射时间为3489X106/550=6.344X106s，即1762h。按照这种计算方法，加速比在5左右。因为自然老化不是简单的照射强度的叠加，只有当阳光被确定为病因物质时。

4.绩效评价指标的选择

性能评价指标的选取主要从材料的用途和材料本身的特性两方面考虑。

4.1根据材料用途确定评价指标。对于同一种材料，由于用途不同，可能选用的评价指标也不同。比如同样的涂料，如果用于装修，一定要关注其外观的变化。GB/T1766-1995《油漆和清漆涂层老化分级》中详细规定了光泽度、变色、粉化、起霜等各种外观变化的分级方法。

对于一些功能性涂层，如防腐涂层，一定程度的颜色和外观变化是可以接受的。此时，在选择评价指标时，主要考虑抗裂性和粉化程度。也是聚氯乙烯(PVC)。如果用来做鞋面，必须考虑它的耐黄变性能。但如果用于雨水管，对外观变化要求不高，主要考核指标是材料物理机械性能的变化，如抗拉强度。

4.2根据材料自身特点确定评价指标。就同一种材料而言，老化过程中不同性能的下降是不均匀的。换句话说，有些性能对环境有感，衰减很快，是造成材料破坏的主要因素。在选择评价指标时，应选择这些有感属性。结果表明，在自然老化试验中，大多数工程塑料的冲击强度变化很大，并眼见下降。

因此，在工程塑料的老化试验中，冲击强度的下降应优先作为评价指标。冲击强度对聚丙烯的老化也较有感，是评价老化性能的主要指标。对于聚乙烯材料，断裂伸长率下降眼见，是优先考虑的评价指标。对于PVC来说，拉伸强度和冲击强度都下降很快，应根据实际情况选择其中一种进行评价。

国家标准GB/T8814-2004《门窗用未增塑聚氯乙烯-U型材》中，选用老化后冲击强度保持率≥ 60%作为合格判定指标；轻工行业标准QB/T2480PVC-U2000中，选用老化后拉伸强度保持率≥ 80%作为合格判定指标。