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老化性检测

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发布时间：2025-07-11 18:05:55 更新时间：2025-07-10 18:05:55

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

老化性检测概述

老化性检测是评估材料、产品或部件在模拟或加速环境条件下（如光、热、氧、湿度、盐雾等）性能随时间变化的关键测试。其核心目的在于预测材料在实际使用环境中的使用寿命、性能衰减趋势及失效模式，为产品的研发、选材、质量控制及寿命评估提供科学依据。通过老化试验，可以识别材料潜在的降解风险，优化配方与工艺，提升产品的可靠性与耐久性，广泛应用于高分子材料（塑料、橡胶、涂料、粘合剂）、纺织品、汽车零部件、建筑材料、电子元器件、光伏产品及文物保护等诸多领域。

主要检测项目

老化性检测涵盖多项性能指标的评估，具体项目取决于材料类型和最终应用场景，主要包括：

外观变化： 颜色变化（色差ΔE）、光泽度变化、表面粉化、龟裂、起泡、斑点、霉变等。
物理机械性能变化： 拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、硬度、尺寸稳定性（收缩或膨胀）、粘接强度、耐磨性等的变化率。
光学性能变化： 透光率、雾度、黄变指数（YI值）的变化（尤其对透明或光学材料）。
热性能变化： 热变形温度、维卡软化点、熔融指数的变化。
电性能变化： 体积/表面电阻率、介电强度、绝缘电阻的变化（针对电工电子材料）。
化学结构变化： 分子量及分布变化（GPC）、官能团变化（FTIR）、氧化诱导期（OIT）、羰基指数等（深入分析老化机理）。

核心检测仪器

进行老化性检测依赖于一系列精密仪器设备，以模拟和加速各种老化因素：

紫外光老化试验箱： 模拟太阳光中的紫外光谱（UV），尤其是UVA和UVB波段，通过荧光紫外灯管、氙弧灯或金属卤素灯作为光源。配备辐照度控制系统、温度和湿度控制模块。代表设备如QUV（Q-Lab）。
氙灯老化试验箱： 使用氙弧灯模拟更完整的太阳光谱（包括紫外、可见光和红外部分），同时可模拟光照、黑暗、淋雨/喷淋、湿度等多种循环条件，更接近真实日光老化环境。代表设备如Q-SUN (Q-Lab), Atlas Ci系列。
热老化试验箱： 通过高温（可含氧气控制，如换气式烘箱）加速材料的热氧老化过程。分为强制空气循环式（常规烘箱）和自然对流式（热老化箱）。
湿热老化试验箱： 模拟高温高湿环境（如恒定湿热或交变湿热），评估材料在湿气作用下的性能变化。
盐雾试验箱： 模拟沿海或含盐雾大气环境，主要评估金属及其防护层的耐腐蚀性能，对某些高分子材料的耐候性也有影响。
臭氧老化试验箱： 专门用于评估橡胶、弹性体等材料在臭氧环境下的龟裂老化情况。
性能测试设备： 评估老化前、后性能所需的设备，如万能材料试验机（拉伸/弯曲/压缩/冲击等）、色差仪、光泽度仪、显微镜（观察微观形貌变化）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）等。

常用检测方法

老化性检测通常遵循标准化流程：

样品制备： 按标准要求制备规定尺寸和形状的试样，并进行状态调节。
初始性能测试： 对未老化试样进行关键性能指标的基线测试。
老化条件设定： 根据材料预期使用环境或相关标准，选择合适的加速老化方法（UV, 氙灯, 热老化等），设置具体的试验参数（辐照度、波长范围、黑板温度/箱体温度、相对湿度、喷淋/凝露周期、循环条件、测试总时长或辐照量）。
加速老化过程： 将试样放置在老化设备中，运行设定程序。过程中可能需定期进行中间检查。
老化后性能测试： 老化周期结束后，取出试样，按标准规定进行状态调节（如恢复至标准温湿度环境），然后进行与初始测试相同的性能项目测试。
数据对比与分析： 计算老化前后各项性能指标的变化率（如保留率、变化百分比），评估老化程度，对比判定是否满足要求。必要时进行微观结构分析以探究老化机理。

重要检测标准

老化性检测严格依据国际、国家或行业标准进行，以确保结果的可比性和可靠性。主要标准体系包括：

ISO 国际标准：
- ISO 4892 (系列): 塑料 - 实验室光源暴露方法（Part 1: 通则， Part 2: 氙弧灯， Part 3: 荧光紫外灯）。
- ISO 11341: 色漆和清漆 - 人工气候老化和人工辐射暴露（氙弧灯）。
- ISO 9370: 塑料仪器化曝晒用辐射曝晒、相关标准辐照度和曝晒量的测定。
- ISO 188: 硫化橡胶或热塑性橡胶 - 耐热性能测定。
- ISO 9227: 人造气氛腐蚀试验 - 盐雾试验。
ASTM 美国材料与试验协会标准：
- ASTM G154: 非金属材料紫外线荧光灯装置曝露的操作规程。
- ASTM G155: 非金属材料曝露用氙弧灯设备操作规程。
- ASTM D4329: 塑料的荧光紫外线曝露试验。
- ASTM D4459: 塑料在闭式容器内因过热而加速老化的标准实施规程。
- ASTM D4587: 涂料及相关涂层的荧光紫外冷凝曝露试验。
- ASTM B117: 盐雾试验方法。
- ASTM D1149: 橡胶劣化 - 表面龟裂在室内的或室外的臭氧中。
GB/T 中国国家标准： 大量等效采用或参考ISO、ASTM标准，如：
- GB/T 16422 (系列): 塑料实验室光源暴露试验方法（对应ISO 4892）。
- GB/T 1865: 色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露（滤过的氙弧辐射）（对应ISO 11341）。
- GB/T 3512: 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验（对应ISO 188）。
- GB/T 10125: 人造气氛腐蚀试验盐雾试验（对应ISO 9227）。
其他特定行业标准（如汽车、光伏、线缆等行业也有其特定的耐候性/老化测试标准）。