塑料件的耐候性测试

塑料件耐候性检测的关键技术与应用

简介

塑料材料因轻质、耐腐蚀、易加工等特性，被广泛应用于汽车、建筑、电子电器、户外设施等领域。然而，塑料制品在户外长期暴露于光照、温度、湿度、氧气等环境因素下，易出现褪色、脆化、开裂等老化现象，影响其性能与使用寿命。耐候性检测正是通过模拟或加速自然环境条件，评估塑料件在特定环境下的耐受能力，为材料选型、产品设计及质量控制提供科学依据。

耐候性检测的适用范围

1. 户外工程材料：如建筑用PVC型材、太阳能组件封装材料、户外广告牌等，需长期承受紫外线、雨水侵蚀及温差变化。
2. 汽车零部件：包括保险杠、车灯罩、内饰件等，需耐受高温、紫外线和化学污染物。
3. 电子电器外壳：如手机、家电外壳，需确保长期使用后外观和机械性能稳定。
4. 包装材料：食品包装或药品包装需验证光照下的化学稳定性。
5. 特殊环境应用：高海拔、沙漠、海洋等极端气候下使用的塑料制品，需针对性测试耐候性。

检测项目及简介

1. 紫外线老化测试

   • 目的：评估塑料在紫外线辐射下的颜色变化、表面粉化及力学性能衰减。
   • 方法：通过紫外灯模拟太阳光谱，设定辐照强度、温度及湿度条件，进行周期性暴露测试。

2. 湿热老化测试

   • 目的：分析高温高湿环境对塑料水解、膨胀及电气性能的影响。
   • 方法：将试样置于恒温恒湿箱中，设定温度（如85℃）、湿度（如85% RH），持续一定时间后检测性能变化。

3. 温度循环测试

   • 目的：验证塑料件在剧烈温差下的尺寸稳定性和抗疲劳性。
   • 方法：通过高低温交变试验箱，设置循环温度范围（如-40℃至120℃），模拟昼夜或季节性温度波动。

4. 盐雾腐蚀测试

   • 目的：评估沿海或工业污染环境中塑料件的耐腐蚀能力。
   • 方法：使用盐雾试验箱喷洒氯化钠溶液，模拟海洋或含盐空气环境，观察表面腐蚀或涂层脱落情况。

5. 氙灯老化测试

   • 目的：综合模拟全光谱太阳光、雨水及温度变化对材料的综合老化作用。
   • 方法：利用氙灯光源模拟日光，配合喷淋系统，实现光照-黑暗-喷淋循环测试。

检测参考标准

1. ISO 4892-3:2016 《塑料 实验室光源暴露试验方法 第3部分：荧光紫外灯》

   • 规定紫外老化试验的设备参数及测试流程。

2. ASTM G154-16 《非金属材料荧光紫外灯曝露试验的操作标准》

   • 适用于塑料、涂料等材料的紫外加速老化评估。

3. GB/T 2423.50-2019 《环境试验 第2部分：试验方法 试验Cy: 恒定湿热》

   • 明确恒定湿热试验的条件设定与评价方法。

4. IEC 60068-2-5:2018 《环境试验 第2-5部分：试验方法 试验Sa: 模拟地面上的太阳辐射》

   • 针对电子电器产品的耐候性测试标准。

5. ISO 9227:2017 《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》

   • 规范中性盐雾（NSS）、乙酸盐雾（AASS）及铜加速盐雾（CASS）试验方法。

检测方法及相关仪器

1. 紫外老化试验箱

   • 原理：采用UVA-340或UVB-313荧光灯管，精准模拟太阳紫外波段。
   • 操作：设置辐照度（如0.76 W/m²@340nm）、黑板温度（50~70℃）及冷凝周期，定期取样检测黄变指数、拉伸强度等指标。
   • 典型仪器：Q-Lab QUV系列、Atlas UVTest。

2. 氙灯老化试验箱

   • 原理：氙灯光谱接近自然日光，配备滤光片调整光谱分布（如模拟夏季正午或透过玻璃的光照）。
   • 操作：设定光辐照度（如1.2 W/m²@420nm）、箱体温度（3870℃）及相对湿度（1080%），结合喷淋模拟降雨。
   • 典型仪器：Atlas Ci4000、Suga Test Xenon Weather-Ometer。

3. 高低温交变试验箱

   • 原理：通过压缩机制冷与电热丝加热实现快速温变。
   • 操作：编程设定温度变化速率（如10℃/min）及循环次数，检测试样尺寸变化率或裂纹产生情况。
   • 典型仪器：ESPEC GTH系列、Thermotron SM-32。

4. 盐雾试验箱

   • 原理：利用压缩空气雾化氯化钠溶液形成盐雾环境。
   • 操作：按标准配置盐溶液浓度（5% NaCl）、pH值（6.57.2）及沉降量（12 mL/80cm²·h），评估试样腐蚀等级。
   • 典型仪器：Ascott S450、Q-Fog CCT。

5. 光谱辐射计与色差仪

   • 作用：定量分析光照强度分布及材料颜色变化（ΔE值）。
   • 典型设备：Ocean Insight光谱仪、X-Rite Color i7。

结语

塑料件耐候性检测是保障产品可靠性的核心环节。通过科学的测试项目设计、标准化的检测流程以及高精度仪器的应用，企业可有效预判材料老化趋势，优化配方工艺，降低户外失效风险。随着新型环境模拟设备（如多因素耦合老化箱）及智能化数据分析技术的普及，耐候性检测将向着更高效、更贴近实际服役环境的方向持续发展。