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01背景介紹

 

氙燈暴露試驗是非金屬材料的人工氣候老化試驗最主要也是最廣泛采用的方法。氙燈暴露試驗方法能較全面地模擬自然氣候條件的綜合影響。這些條件包括光、溫度、噴水、亮暗交替等，其中最主要的因素是光，光強(qiáng)度在試驗過程中是否正確、穩(wěn)定直接影響試驗結(jié)果，那么，怎么衡量光強(qiáng)度是否正確、穩(wěn)定？另外，怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果？為了解決這些問題，美國汽車工程協(xié)會（SAE）規(guī)定使用的一種特制的透明苯乙烯塑料片，聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片曝露后的 Δb*（黃變）與其經(jīng)受的輻照量有確定的關(guān)系。在此，怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果顯得尤為重要。

 

本次試驗中，研究了聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片在經(jīng)受一定輻照劑量的曝露后，用透射法和反射法分別測得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片的 L、a、b 值，通過對比兩種對色方法數(shù)據(jù)，確定合適的評價聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片老化后的評價方法。

 

02實驗部分

 

2.1 原料與設(shè)備

 

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片（PS）；氙燈人工試驗箱；色差儀。

 

2.2 試驗條件

 

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片一般在標(biāo)準(zhǔn)SAE J1960 或SAE J1885 規(guī)定的試驗中用來監(jiān)控氙燈暴露試驗設(shè)備是否運行正常。本次試驗將聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片裝在試驗架中并放置在緊鄰黑板溫度計的位置上，在 SAE J1885 老化條件下，經(jīng)過 1 天、3 天、5 天曝露，取出聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片，在色差儀測量 L、a、b 值。試驗條件見表1。

 

表 1 SAE J1885 試驗條件

 

 

2.3 顏色測量和色差計算方法

 

按 GB/T 3979-1997 和 GB/T 7921-1997 進(jìn)行，測量條件為D65 標(biāo)準(zhǔn)光源，10°視角，選用 CIELAB 色差公式。透射法：將設(shè)備調(diào)整至透射模式，將色差儀透射模式下校準(zhǔn)用的透射白板至于反射模式時樣本位置，對聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片進(jìn)行測量。

 

反射法：將設(shè)備調(diào)整至反射模式，將色差儀反射模式下校準(zhǔn)用的白板墊于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片之下進(jìn)行測量。

 

03結(jié)果與討論

 

3.1 L 、a、b 值比較

 

表2和表3為聚苯乙烯塑料板在 SAE J1885 老化條件下，經(jīng)過1天、3天、5 天曝露，所測得的顏色數(shù)據(jù)。

 

表 2 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測量（反射法）

 

 

表 3 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測量 ( 透射法 )

 

 

從表2和表3的數(shù)據(jù)可以看出:1）對于L值而言,反射法測得的數(shù)據(jù)比透射法要大,大概是3個點左右。而對比L值下降的幅度來看，下降的幅度則是透射法比反射法要大,反射法5天的L值和原始 L 值相比，差值為 0.63，而透射法為 2.3。2）對于a 值而言，透射法測得的數(shù)據(jù)比反射法要大，大概是1個點左右。而對比 a 值下降的幅度來看，下降的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?）對于b值而言，透射法測得的數(shù)據(jù)比反射法要大，大概是5個點左右。而對比b值增加的幅度來看，增加的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?）對于 ΔE 而言，透射法的增幅要比反射法大，呈現(xiàn)不規(guī)律的增長。

 

反射用標(biāo)準(zhǔn)白板L值為95.8，a值為-0.24，b值為2.72，對比反射法所得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)反射法測得的數(shù)據(jù)與反射用標(biāo)準(zhǔn)白板的數(shù)據(jù)較為相近，這是因為用反射法測量聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片時，因為校準(zhǔn)用白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片是貼著的，所以數(shù)據(jù)受校準(zhǔn)用白板影響較大。而在透射模式時，校準(zhǔn)用透射白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片距離較遠(yuǎn)，所以受透射白板影響小。

 

3.2數(shù)學(xué)模型比較

 

將表2、表3的數(shù)據(jù)分析作圖，分別得到不同方法下 L、a、b 值線性關(guān)系圖，如圖1~ 圖5所示。

 

 

圖 1 2 種對色方法 L 值變化圖 圖 2 2 種對色方法 a 值變化圖

 

 

圖 3  2 種對色方法 b 值變化圖  圖 4  2 種對色方法 Δb 值變化圖

 

 

圖 5 2 種對色方法 ΔE 值變化圖

 

從上圖可以看到，數(shù)據(jù)變化均有密集于某直線的趨向。因此，通過最小二乘法準(zhǔn)則在老化時間和變化趨勢之間建立線性回歸關(guān)系。

 

3.3 熱老化壽命

 

利用阿倫尼烏斯曲線繪制EA浸漬漆與 EA/mSiO2浸漬漆熱老化時間與溫度的關(guān)系，結(jié)果如圖4所示。分析圖 4 可知，EA浸漬漆壽命曲線與 EA/mSiO2 浸漬漆壽命曲線重合度高，當(dāng)溫度在175℃、時間為 7800h 時，二者曲線逐漸分開，溫度數(shù)值相同時，EA/mSiO2 浸漬漆壽命數(shù)值高于EA浸漬漆。由此可知，EA/mSiO2 浸漬漆絕緣性能好，使用壽命長。

 

 

圖 4 浸漬漆熱老化壽命曲線

 

通過本次試驗，我們可以得到，用反射法測得的數(shù)據(jù)因受背板（標(biāo)準(zhǔn)白板）影響大，測得數(shù)據(jù)線性關(guān)系好，而透射法測得的數(shù)據(jù)線性關(guān)系差。在采用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片做日常的設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)時，采用反射法作為老化結(jié)果的評判更為合適。