环境老化试验｜人工加速老化｜耐候性测试

在涂料、油墨、塑料、橡胶、汽车材料、木制品、胶黏剂等产品的研发和质量控制过程中，经常会遇到一个问题：

材料在长期使用过程中，能否保持原有的外观和性能？

材料在实际使用环境中，可能长期受到阳光、温度、湿气、雨水等因素影响。随着使用时间增加，部分材料可能出现褪色、失光、开裂、剥落、粉化、氧化以及强度下降等老化现象。

为了在实验室条件下研究材料对这些环境因素的耐受能力，可以采用环境老化试验以及相应的人工加速老化试验设备，对材料进行模拟测试。

那么，什么是环境老化试验？为什么需要进行这类测试？不同的环境老化试验又有什么区别？

一、什么是环境老化试验？

环境老化试验，是通过实验室设备模拟或强化材料在实际使用过程中可能遇到的环境因素，观察材料经过一定条件和时间作用后的性能变化。

对于高分子材料而言，阳光、温度、湿气等因素都可能影响其长期使用性能。

以荧光紫外老化试验为例，BGD 856荧光紫外加速老化试验箱采用荧光紫外灯作为光源，并对温度、湿度等条件进行控制，通过周期性的凝露等方式，使材料受到光照、潮湿和温度等因素的综合作用，从而研究材料的老化变化。

材料经过人工老化后，可以根据具体产品和测试方法观察或评价其变化，例如：

• 褪色

• 失光

• 强度降低

• 开裂

• 剥落

• 粉化

• 氧化

二、为什么需要进行环境老化试验？

1. 材料实际使用环境比较复杂

材料在实际使用过程中，并不是只受到单一因素影响。

例如户外使用的材料，可能同时受到：

太阳光照射+温度变化+空气湿气+雨水、露水+其它环境因素

这些因素共同作用后，可能导致材料性能逐渐发生变化。

因此，仅仅观察材料刚生产出来时的性能，并不能完全判断其长期使用表现。

2. 自然老化需要较长时间

如果完全依靠自然环境进行测试，需要经历较长的时间，而且不同地区、季节以及天气条件都会产生差异。

人工加速老化试验则可以在实验室中对主要试验条件进行控制，在相对稳定的条件下对不同材料或配方进行比较。

因此，人工加速老化试验常用于材料的：

• 研发

• 配方筛选

• 质量控制

• 耐候性能研究

• 产品性能比较

三、环境老化试验主要模拟哪些因素？

不同的环境老化设备，所模拟的环境因素并不完全相同。

比较常见的包括：

1. 光照

太阳光中的紫外辐射是许多材料发生老化的重要因素。

荧光紫外老化试验通常利用不同类型的荧光紫外灯模拟太阳光中的紫外部分。

例如，BGD 856资料中介绍的UVA-340灯管，可用于模拟太阳光中的短波紫外光；UVA-351则用于模拟透过窗玻璃的阳光紫外光。

不同灯管的光谱特性不同，因此实际测试时不能简单理解为“紫外线越强越好”，而应结合具体测试目的和测试方法选择。

2. 温度

温度是影响材料老化过程的重要因素之一。

在人工老化试验中，对温度进行控制，可以使测试条件更加稳定，也有利于不同试样之间进行比较。

因此，在选择环境老化设备时，除了关注光源，还需要关注设备对温度等测试条件的控制能力。

3. 湿气和凝露

户外环境中的材料除了受到阳光影响，也会受到空气湿气和露水等因素影响。

BGD 856采用冷凝方式模拟户外潮湿环境。设备通过加热水产生水蒸气，使测试室保持高湿环境，并使试样测试面形成冷凝水，从而模拟材料在潮湿环境中的老化作用。

因此，紫外老化试验并不只是简单的“照灯”。

4. 雨水和喷水

在实际户外环境中，材料还可能受到降雨影响。

部分人工老化设备通过喷水系统模拟雨水作用。

例如，BGD 862 Plus氙灯老化试验箱采用氙灯模拟太阳光，并通过水喷淋模拟雨水影响，同时对辐照能量和温度进行控制。

这也是为什么不同类型的环境老化设备，其试验方式和应用范围并不完全相同。

5. 盐雾和腐蚀环境

对于金属材料以及金属表面的防护涂层而言，除了光照和湿气，还需要重点考虑腐蚀环境。

盐雾试验是常见的腐蚀性能测试方法之一，主要通过盐雾环境加速材料或涂层的腐蚀过程。

BGD 885系列多功能盐雾循环腐蚀试验箱可以进行盐雾、干燥、湿热等环境条件的循环测试，并支持NSS、AASS、CASS、Prohesion以及CCT等试验。

因此，盐雾腐蚀测试与紫外老化、氙灯老化虽然都属于环境因素相关的测试，但测试目的并不相同。

四、紫外老化、氙灯老化、盐雾腐蚀有什么区别？

这是选择环境老化设备时经常遇到的问题。

简单来说：

例如：

BGD 856荧光紫外加速老化试验箱

主要通过荧光紫外灯以及温度、凝露、喷水等条件，对材料进行人工加速老化测试。其典型应用包括油漆涂料、汽车工业、塑胶制品、木制品、胶水等。

BGD 862 Plus氙灯老化试验箱

采用氙灯模拟太阳光，并结合温度、湿度和水喷淋等条件进行试验。其资料中列出的典型应用同样包括油漆涂料、汽车工业、塑胶制品、木制品、胶水等。

BGD 885系列多功能盐雾循环腐蚀试验箱

则重点针对盐雾、干燥、湿热等腐蚀环境进行模拟，可用于金属材料以及相关防腐涂层的腐蚀性能测试。

五、哪些材料需要进行环境老化测试？

环境老化测试的应用范围比较广。

涂料和油墨

户外使用的涂层可能长期受到光照、温度和湿气影响。

通过人工老化试验，可以研究不同涂料配方在规定测试条件下的性能变化。

塑料材料

塑料长期受到光照、温度和湿气等因素影响后，可能出现颜色变化、表面开裂以及其他性能变化。

因此，在塑料材料研发和质量控制过程中，也可能需要进行相应的人工老化测试。

汽车材料

汽车内外饰以及相关塑料、涂层材料，在实际使用过程中会受到光照和环境变化影响。

因此，可以根据具体材料、使用环境和测试要求选择相应的耐候性测试方法。

木制品

户外木制品会受到光照、湿气以及温度变化等因素影响。

人工老化测试可以用于研究相关材料和表面处理体系在规定环境条件下的变化。

金属及防腐涂层

对于金属材料以及金属表面的防护涂层，腐蚀是需要重点关注的问题。

盐雾以及循环腐蚀试验可以用于评价材料或涂层在规定腐蚀环境中的表现。

六、环境老化试验是不是“测试时间越长越好”？

不是。

这是进行人工老化测试时一个非常容易产生的误区。

人工老化试验并不是简单地追求“测试时间越长”。

真正需要关注的是：

测试条件是否符合相应的测试方法和产品要求。

例如：

• 使用什么光源？

• 光谱条件是什么？

• 辐照度是多少？

• 温度如何控制？

• 是否需要凝露？

• 是否需要喷水？

• 测试循环如何设置？

• 最终评价什么性能？

以BGD 856为例，其资料明确强调，试验过程中辐照能量和温度都是可控的，而紫外光能量对于试验结果的重现性和可比性具有重要作用。

BGD 862 Plus的资料同样强调了辐照能量控制，并通过自动监控和调节保证试验过程中的能量值。

七、环境老化试验设备应该怎么选？

选择设备之前，可以先从以下几个方面判断。

第一步：确定材料和使用环境

例如：

• 户外涂料

• 塑料

• 汽车材料

• 木制品

• 金属材料

• 防腐涂层

不同材料和使用环境，需要关注的老化因素可能不同。

第二步：确定主要测试因素

如果主要研究材料受到紫外光和潮湿环境影响后的变化，可以考虑荧光紫外老化测试。

如果需要更加全面地模拟太阳光谱，可以进一步考虑氙灯老化测试。

如果主要评价金属材料或防腐涂层的耐腐蚀性能，则需要考虑盐雾或循环腐蚀测试。

第三步：确定测试标准和测试方法

设备选择不能脱离具体测试方法。

在实际项目中，应首先确定：

测试标准 → 测试循环 → 测试参数 → 评价指标

再根据这些要求选择对应设备。

这样可以避免单纯按照设备名称或某一个参数进行选择。

八、标格达环境老化设备

标格达环境老化设备覆盖不同类型的材料环境老化及腐蚀测试需求。

目前可重点关注：

BGD 856 荧光紫外加速老化试验箱

用于荧光紫外、温度、凝露、喷水等相关人工老化测试。

BGD 862 Plus 氙灯老化试验箱

采用氙灯模拟太阳光，并结合温度、湿度和水喷淋等条件开展相关测试。

BGD 885系列多功能盐雾循环腐蚀试验箱

用于盐雾、干燥、湿热等环境条件下的腐蚀测试，并支持多种盐雾及循环腐蚀试验方法。

除此之外，标格达环境老化设备还覆盖其他不同类型的环境试验设备。具体产品应根据材料类型、使用环境、测试标准和实际测试要求进行选择。

查看标格达环境老化设备

九、总结

环境老化试验的目的，并不是简单地让材料“快速变旧”。

它更重要的意义在于：

因此，在进行环境老化测试时，不应该只关注：

“测试多少小时？”

还需要关注：

• 测试什么环境？

• 使用什么光源？

• 测试循环是什么？

• 辐照度和温度如何控制？

• 是否需要凝露、喷水或盐雾？

• 最终评价什么性能？

只有明确这些问题，才能根据实际测试需求选择合适的环境老化试验方法和设备。