光老化-鹽(yán)霧複合試驗新方法研究
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發布日(rì)期(qī): 2020.02.24
1 、引言
實驗(yàn)室人工加速試驗項目繁多,幾乎(hū)可以模擬材料(liào)可能經受的任何一種環境,具有可重複再現(xiàn)、可控製,特別(bié)是快速獲得試驗結果的優點。但是實驗(yàn)室環境試驗以(yǐ)單因素為主,綜合因素較少。
影響(xiǎng)材料老化的(de)環(huán)境因素(sù)有很多,主(zhǔ)要有光老化、氧氣、溫度、濕度、鹽霧、黴菌等(děng),實驗室單因素模擬的環境試驗,對材料(liào)的影(yǐng)響結果與實(shí)際真實結果還存在一定程度的偏(piān)離,試驗結果的相關(guān)性不夠理想。
自然環境試驗獲得的結(jié)果具有較高的真實性,因此世(shì)界上很多國(guó)家都在開展自然環境試驗,在材料試驗中得到普遍應用。但自然環境試驗具有(yǒu)明顯的缺點,一般需(xū)要較長時間才能(néng)獲(huò)得試驗結果,加速性較差。國際上都在致力於研究新的(de)試驗方法(fǎ),以求既能更(gèng)快速(sù)地獲得結果,同時又(yòu)能確保結果與實際的一(yī)致性。本文研究的光老化-鹽霧複合試驗新(xīn)方法,正是基於這種目的。
2 光老化-鹽霧複合試(shì)驗設計
2.1 光老化光源的選擇
目前人工光源有很多種,圖1是常用的氙弧(hú)燈和紫外燈與自然太陽光的(de)光譜比較。從輸(shū)出(chū)光譜與自然太陽光的匹配性、光源的穩定性以及壽命來看,氙弧燈無疑是目前相對適宜的人工光源,因此本(běn)文選擇(zé)氙弧燈(dēng)作(zuò)為(wéi)複合試驗方法的光源。
圖(tú)1 氙(xiān)弧燈與自然太陽光紫外、可見、紅外光(guāng)譜比較
2.2 鹽(yán)霧的選(xuǎn)擇
鹽霧試驗主要分為中性鹽霧試(shì)驗(yàn)和酸性鹽(yán)霧試驗,在自然界中中性鹽霧環境更常見(jiàn),因此本文選擇中性鹽霧環(huán)境作為(wéi)複合試驗方法的(de)研(yán)究對象。
2.3 鹽環境因素(sù)綜合/組(zǔ)合方式
有機材料主要經受光老化、鹽霧、溫濕度變化等影響,其中起主要作用的是(shì)光(guāng)老化、溫度和濕度。本文(wén)將光老化和鹽霧環境(jìng)組合在一起,在光(guāng)老(lǎo)化階段,既有太陽(yáng)光照射,同時又施加了(le)高溫;在(zài)鹽(yán)霧階段,不僅存在鹽霧的(de)作用,同時還包含了(le)濕(shī)熱、凝露、溫度變化的(de)影響。這種綜合/組合方式將自然界中太陽光照射的幹濕和暗(àn)周(zhōu)期(qī)交(jiāo)替(tì),鹽霧的幹濕(shī)交替、溫濕度變化綜合/組合在一起,更接近自然環境的真實情況。
2.4 光(guāng)老化-鹽霧複合試驗剖麵
根據國內外的有關文獻資料和本文作者前期的試驗和技術成果積累,本文設計了光老化-鹽霧複合試驗剖麵(1個循環為24 h),見圖2。
圖2 光老化(huà)-鹽霧複合加速試驗剖麵(1個循環為24h)
3、複合試驗(yàn)新方法與標準方法的試驗對比分析
為了驗證(zhèng)本文設計的光老化-鹽霧複合試驗方法的效果,在西沙永興島開展了1年的戶外自然大氣暴露試驗(yàn),並選擇有代(dài)表(biǎo)性的標準方法GJB 150.7A試驗、GB/T 16422.2試驗和(hé)本(běn)文設計的光老化(huà)-鹽霧複合試驗方法分(fèn)別進行了60 d試驗,比較這些試驗方法與戶外自然大氣暴露試驗的相關性與加(jiā)速性。
3.1 試驗樣品
本文選擇了戶(hù)外常用的8種有機塗層樣(yàng)品:樣品1#:LF21-Y2 H.DY/T.A04-81 中灰,樣品2#:LF5-Y2
H.DY/T.B96 軍綠,樣品3#:LF21-Y2 H.DY/T.T90黑(hēi)色,樣品4#:ST12-氟塗料B,樣(yàng)品5#:ST12 DZ7.DC/T.B9625 軍綠,樣品(pǐn)6#:10#-DZN7.DC/T.T90黑色,樣品7#:環氧玻纖板-T.B9625 軍綠,樣品8#:10#- DZn7.DC/T.A04-81中灰。
3.2 試驗結果
西沙戶外(wài)自然大(dà)氣暴露試驗、光老化-鹽霧複合試驗、GJB 150.7A試驗和GB/T 16422.2試(shì)驗的結果分別見下表1、表2、表3和表4。
3.2.1 相關性分析
西沙戶外自然大氣暴露試驗、光老化-鹽霧複合試驗、GJB 150.7A試驗和GB/T 16422.2試驗的光澤度保留率變化趨(qū)勢分別見下圖3。
圖3:西沙戶外自(zì)然大氣暴露試驗-光澤度保(bǎo)留率變化(左上);光老化-鹽霧複合(hé)試(shì)驗-光澤度保留率變化(右(yòu)上);GJB150.7A試驗-光澤度保留率變化(左下);GB/T 16422.2試驗-光(guāng)澤度(dù)保留率變化(huà)(右下)
直觀比較西沙戶外自然大氣暴露試驗、光老化-鹽霧複合試驗、GJB 150.7A試驗和GB/T 16422.2試驗的光澤度保留率變化曲線,其變化趨勢都(dōu)趨於一致,即相關性都比(bǐ)較高。
本文再采用Spearman秩相關係數R進行(háng)相關性定量分析。Spearman的秩相關係(xì)數R屬於非參數線性相關分析,R的計算公式(shì)如下(xià):
n:為樣品數量;di:秩差平方。R越接近(jìn)1,說明其相關性越高。
3.2.2 加速性(xìng)分析
本文采用加速轉換因子ASF進行加速(sù)性的定量分析,ASF越大,加速性就越高(gāo)。
4、結論
綜(zōng)合分析上述試驗結果,可以得到以下結論:
1.光老化-鹽霧複合(hé)試驗(yàn)方法、GJB150.7A和GB/T16422.2與(yǔ)西沙戶外自然大氣暴露試驗(yàn)的相關係數(shù)R都大於0.9,均具有較高的相(xiàng)關性。
2.按相關係數(shù)R大小排序,光(guāng)老化-鹽霧複合試驗的相關係數R,GB/T16422.2次之,為0.939,GJB150.7A小。
3.從相(xiàng)關性的角度來看,光老化-鹽霧複合試驗方法優於GB/T16422.2和GJB150.7A。
4.光老化-鹽霧複(fù)合試驗方法、GJB150.7A和GB/T16422.2的ASF都大於5,說明三種方法的(de)加速性都比較大。
5.按加速轉換因子ASF大小(xiǎo)排序(xù),光老化-鹽霧複合試驗方法, GB/T 16422.2次之,為5.84,GJB 150.7A小。
6.在同一種試驗方(fāng)法中,不同材(cái)料呈現不同的加速性(xìng)。
7.本文設計的光老(lǎo)化-鹽霧複合試驗方法,體現了自然光的光照和暗周期交替、鹽霧的幹濕交替、溫度(dù)變化、濕度變化等組合(hé)和綜合效應,綜合相關性與加速性結果,本文(wén)設計的(de)光老化-鹽霧複合試驗優於GB/T 16422.2和(hé)GB 150.7A,比目(mù)前傳統的試驗標準更適用於南海熱帶海洋環境。