Q-SUN 氙灯耐候试验箱：波长对光降解量的影响及加速老化原则

Q-SUN 氙灯耐候试验箱：波长对光降解量的影响及加速老化原则

这个问题听起来很简单，但它是基于错误的假设。通常，提出这个问题的人想把材料实际接受的辐射量（以兰利、焦耳或 kW hr/m2 表示）除以室外阳光的能量密度（能量密度通常以辐照度 W/m2 表示），然后得到一个神奇的因子，将实验室加速装置中的暴露时间转换为室外暴露时间。不幸的是，由此得到的结果充其量只是数学上有意义的，但它与加速风化最基本的原理背道而驰。（更不用说，兰利的定义只指阳光，而不是其他光源。）最糟糕的是，它完全是误导。

Q-SUN 氙灯耐候试验箱

这些计算无效的原因之一是它们忽略了波长的影响。光降解量不是由辐射总量（以焦耳表示）决定的，而是由不同波长的能量分布决定的。例如，紫外线（短波长）的能量可能比可见光或红外光（波长较长）的能量更具破坏性，具体取决于所测试的材料。

此外，阳光中的紫外线量（变化很大）会极大地影响样品的老化。实际上，兰利和焦耳无法代表太阳紫外线在不同季节、不同日照和不同小时之间巨大的变化。出于这个原因，一些研究表明，在持续暴露于相同辐射能量（以兰利表示）的情况下，同一样品在多次抽样时，损伤严重程度可能会相差 7:1。这也表明兰利根本不是一个好的户外暴露测量方法。结论很明显：兰利有有效的用途，但肯定不适用于实验室老化领域。

即使是总紫外线暴露量（焦耳@TUV）的测量值，例如“UV ”或“UV ”，也可能由于同样的原因而产生误导：在紫外线中，通常波长越短，被测材料的降解速度就越快。

以下是使用兰利、焦耳或总紫外线辐射来计算“实验室加速老化时间等于户外老化年限”的错误结论示例。QUV 紫外线测试仪可以使用两种类型的灯：峰值为 340 nm 的 UVA-340 灯和峰值为 313 nm 的 UVB-313 灯。是否可以合理地得出结论，UVA 灯比 UVB 灯产生更多的焦耳（和更多的总紫外线辐射），因此可以合理地得出结论，UVA 灯会导致材料降解更快？事实并非如此。许多材料在使用 UVB 灯时降解得更快，因为 UVB 灯具有更多的短波紫外线。在 Q-SUN 氙气老化试验机中，您会发现测试结果很大程度上取决于所用过滤器的类型。

我们无法将 Q-SUN 或 QUV 试验机的光强度与阳光进行比较的另一个原因是，这种程序完全忽略了水分对材料的影响。我们发现，对于许多材料而言，雨水和露水的影响比阳光的影响更重要。通常，水分对于模拟材料粉化等现象也非常重要。如果不考虑水分，计算出的转换系数就毫无意义。

最后，基于总辐照度的转换计算是无效的，因为它也忽略了温度对材料的影响。我们可以在加速风化试验箱中设定很宽的温度范围，户外暴露的温度范围也很宽。温度对光降解速率有深刻的影响。我们观察到，在某些情况下，测试温度每升高 10°C，材料的降解率就会翻倍。