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引起材料老化的三个外部应力因素

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曝露在自然环境中的材料随着时间的推移都会产生褪色、黄变、风化、降解等变化现象,我们称之为老化。科学研究表明,引起材料老化的三个外部因素:光照、温度和湿度,这三个因素中的任何一个都会引起材料的老化,但它们往往同时发生作用,所造成的危害将大于其中任一因素的单独作用。实验室材料老化试验设备就是利用氙灯光源创造一个人工气候环境,相当于材料曝露于自然环境但可以加速材料的老化,预知材料的耐老化、寿命周期等特性,尤其对新材料的测试、新的工艺配方或工艺改进、新产品的开发具有重要的意义。因此一个环境老化试验箱要获得可靠性、可重复性、可重现生的结果就必须精确有效地控制光照、温度和湿度。

光照引起材料的老化

不同材料对光的敏感性不同。对于经久耐用的材料,如大多数涂料、塑料,紫外线的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而,对于不是那么经久耐用的材料,比如一些颜料和染料,紫外线的长波段甚至可见光也会使其产生严重的老化。

温度引起材料的老化

温度在材料风化降解过程的重要性是温度每升高10℃动力学反应速度会双倍增长。当温度升高时,光波的破坏作用也将随之增大。实验室老化测试如果要获得精确的可重现性的试验结果必须精确地控制温度。

湿度引起材料的老化

露水、雨水及高湿度是引起潮湿危害的主要原因。放在室外的物品每天都将长时间(平均每天8~12hr)处于潮湿状态。研究发现,由潮气形成的凝露是室外潮湿的主要因素,凝露造成的危害比雨水更大,因为它附着在材料上的时间更长,会引起更为严重的潮湿吸收或产生电化学反应。当然,雨水对材料的危害也很大,雨水将引起冷热冲击。比如一辆在炎热夏日里温度升高的汽车突然因阵雨而急剧降温,就会产生冷热冲击现象。再者雨水冲刷引起的机械侵蚀也会加速材料老化,如木材涂层因雨水冲洗去除了表面老化层,将未老化的里层暴露于太阳光下从而产生进一步老化。

 

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