紫外老化

2025-08-01
在环境可靠性测试领域，紫外老化测试是模拟户外环境中紫外线（UV）对材料的老化破坏作用，评估材料耐候性能的重要手段。其核心是通过人工加速试验，快速验证材料在长期紫外线照射下的性能变化，从而预测产品在实际使用中的寿命和可靠性。

一、紫外老化的原理

阳光中的紫外线（波长 200-400nm）是导致材料老化的关键因素之一：


  • 紫外线能量较高，可破坏材料分子结构（如聚合物的化学键断裂、交联结构破坏），导致材料性能劣化；

  • 实际环境中，紫外线常与温度、湿度（露水、雨水）协同作用，加速老化（例如，高温会增强紫外线的破坏能力，潮湿会促进材料水解）。


紫外老化测试通过模拟这种 “紫外线 + 温度 + 湿度” 的协同效应，加速材料老化过程（通常几天到几周的测试可等效户外数月到数年的老化）。

二、测试对象与应用领域

主要针对户外使用的材料或产品，包括：


  • 塑料（如户外管道、家电外壳）、橡胶（密封条、轮胎）；

  • 涂料（建筑外墙漆、汽车漆）、胶粘剂；

  • 纺织品（户外帐篷、遮阳布）、皮革；

  • 电子元件外壳、光伏组件封装材料等。


通过测试可筛选材料配方、优化生产工艺，确保产品在户外环境中保持稳定性（如不出现开裂、变色、粉化、力学性能下降等问题）。

三、核心测试标准

不同行业有明确的标准规范测试条件，常见标准包括：


  • ISO 4892-3：塑料实验室光源暴露测试第 3 部分（紫外荧光灯）；

  • ASTM G154：非金属材料紫外荧光灯暴露标准方法；

  • GB/T 16422.3：塑料实验室光源暴露试验方法第 3 部分（紫外荧光灯）。

四、测试关键参数

  1. 紫外灯管类型：

    • UVA-340：模拟正午阳光的 UV 波段（最常用）；

    • UVB-313：能量更高，加速老化（适用于快速筛选）。

  2. 辐照度：单位面积接收的紫外能量（如 0.71 W/m²@340nm），决定老化速度。

  3. 温度：光照阶段通常 50-80℃，冷凝 / 喷水阶段通常 40-60℃（模拟昼夜温差）。

  4. 循环周期：如 “8 小时光照 + 4 小时冷凝”，模拟白天光照和夜间露水环境。

  5. 测试时间：根据产品预期寿命设定（如 1000 小时、2000 小时）。

五、评估指标

测试后通过以下指标判断材料老化程度：


  • 外观：变色（灰度卡 / 色差仪）、开裂、粉化、鼓泡等；

  • 力学性能：拉伸强度、断裂伸长率、硬度变化；

  • 光学性能：光泽度、透光率衰减；

  • 其他：附着力（涂层）、电性能（电子材料）等。

总结

紫外老化测试是户外产品可靠性验证的核心环节，通过人工加速模拟自然环境中的紫外线破坏作用，帮助企业提前发现材料缺陷，优化产品耐候性，降低实际使用中的失效风险。