[发明专利]一种模拟气候环境的高分子材料氙灯加速老化试验的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氙灯加速老化试验的设计方法，具体是指一种模拟气候环境的高分子材料氙灯加速老化试验的设计方法。

背景技术

高分子材料在使用或贮存过程中由于受到环境的影响，如光、热、氧、潮湿、应力、化学浸蚀等，其性能会劣化或丧失，这种现象被称作高分子材料的老化。氙灯加速老化试验是研究高分子材料的老化行为的重要试验手段，广泛应用于各种高分子材料的老化试验与研究。

在现有的氙灯加速老化试验标准中，如GB/T 1865-2009、ISO 11341-2004和SAE-J2527-2004等，有的可以针对不同的材料及产品提供有区别的试验方法，却少有针对不同气候环境特点的加速老化试验标准。而材料及产品在实际使用中，由于使用地区气候条件的差异，其老化行为与失效形式有较大的差异。现有的研究及测试标准很难反应不同地区的气候环境条件差异造成的材料老化差异，也很难预测材料及产品在不同气候环境下的服役寿命差异。

因此，针对特定地区、特定气候环境条件，设计独特的氙灯加速老化试验方法，可以使材料或产品在加速老化试验过程最大程度的接近特定气候环境，对研究特殊气候环境中材料的老化机理及失效行为，准确预测材料及产品的使用寿命，分析比较不同气候环境下材料老化差异，设计针对性防护方案等方面都有着重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟气候环境的高分子材料氙灯加速老化试验的设计方法，该方法适用于高分子材料老化试验。

本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现的：一种模拟气候环境的高分子材料氙灯加速老化试验的设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤(1)：对待进行高分子材料老化试验测试的某一地区的气候环境条件进行监测和分析，得到该地区影响高分子材料老化的主要气候环境条件，该主要气候环境条件包括太阳辐照、太阳光谱、平均温度、黑板温度和相对湿度数据，监测时间不短于3年，对数据的分析包含各项数据的最高值、最低值和平均值；

步骤(2)：根据该地区的气候环境条件数据，采用近似于该地区的气候环境数据的原则来设计氙灯加速老化试验参数，氙灯加速老化试验参数包括滤光镜组合、辐照强度、黑板温度、相对湿度、箱体温度和光照喷淋周期，

其中，滤光镜组合设置为至少三组，获得多幅氙灯光源光谱，选取获得的氙灯光源光谱与太阳光谱最相近的一组滤光镜组合作为试验用滤光镜组合；辐照强度应不高于大气太阳辐照强度的最高值；黑板温度与气候环境温度的差值在±5℃之间；相对湿度与气候环境湿度的相对差在±10％之间；箱体温度与大气平均温度的差值在±5℃之间；光照喷淋周期应当在该地区的气候环境类型属于湿热环境时选择光照和喷水的组合，该湿热环境依据GBT 4797.1-2005中的湿热环境条件进行判断；设计完成氙灯加速老化试验参数，得到一组基础试验参数；

确定基础试验参数后，再对基础试验参数的各种参数进行变化，共设计至少三组试验参数；

步骤(3)：选择一种与待测试的高分子材料的结构性质相似的材料作为参考材料，根据步骤(2)获得的试验参数分别在氙灯照射下对参考材料进行氙灯加速老化试验，获得参考材料的氙灯加速老化试验的数据；

步骤(4)：在该地区气候环境条件条件下，按照《GB/T 3681-2000》标准开展参考材料的自然大气暴露试验，自然大气暴露试验的试验时间为1到3年，依据材料的老化速度选择试验时间，试验期间取样测试次数不少于12次，获得参考材料的自然大气暴露试验的数据；

步骤(5)：对比步骤(4)获得的参考材料的自然大气暴露试验和步骤(3)获得的参考材料的氙灯加速老化试验的数据，确定与自然大气暴露试验相关性最好的氙灯加速老化试验条件，该相关性最好的氙灯加速老化试验条件用于对待进行老化试验测试的高分子材料进行氙灯加速老化试验。

本发明的设计方法，包括(1)氙灯加速老化试验参数设定的原则和依据；(2)氙灯加速老化试验方法的合理性判断方法，该方法适用于高分子材料老化试验。

本发明中，所述步骤(1)中，对太阳光谱采用光线光谱仪进行测量，记录340nm波长处的太阳辐射强度。

本发明中，所述步骤(1)中的太阳辐照、平均温度和相对湿度数据采用实地监测数据，或者采用来源于国家气象部门发布的权威气象数据。

本发明中，所述步骤(5)中，将步骤(3)中参考材料的氙灯加速老化试验和步骤(4)中自然大气暴露试验的相关性对比，具体包括以下步骤：