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人工模拟老化的光学机理

随着建筑业的发展,化学建材得以广泛应用,其中很多是高分子材料,如屋面防水卷材、外墙的塑钢门窗、建筑外立面的涂料等。高分子材料给建筑施工带来了极大的方便,但自身的老化也给建筑物的长久性使用带来了问题.引起高分子材料老化的环境因素有很多,其中包括:物理因素(如热、光、高能辐射和机械应力的作用)、化学因素(如氧、臭氧、水、酸、碱、油等)和生物因素(如微生物和昆虫的作用).在这些因素中,日光的老化是一个重要的影响因素,它在某种程度上甚至决定了材料的使用年限,因此本文对此作着重分析。另外,由于人们探知材料使用长期性的需要,人工模拟老化实验得以广泛应用,本文同时对这种老化实验中材料所接受的光学作用做出分析,并且与日光老化进行了比较。

人工模拟老化的光学机理

在材料的老化实验中,一般可分为两种类型:一类如前文所述利用自然日光进行的大气老化实验;另一类是人工模拟气候实验.“大气老化实验”往往地处边缘,特点是阳光充足、雨水少、温度高,如美国ATLAS公司1948年建于亚利桑那的天然暴晒场。大气老化实验得出的数据准确,但建设成本高,场地少,周期长。

“人工模拟气候实验”是在一个固定的老化箱内,人工模拟户外的气候环境.此装置可在短期内加速测得材料的老化性能。根据老化箱中的光源可分为以下几种类型:①碳弧灯型;②氛灯型;③荧光灯型。

以上各种光源中,将所测得的各自能谱分析和太阳光进行拟合,发现氙灯的谱线和太阳光最为接近。因而“人工模拟气候实验”中往往采用氮灯作为老化光源。

Q-sun氙灯老化试验箱的输出光谱

Q-sun氙灯老化试验箱的输出光谱

人工氮灯老化实验所获得的光源谱线中除了日光的谱线外,在近红外线区有强烈氛辐射线迭加在连续光谱上。这部分近红外线((800-1000 nm)特别强,发热比较厉害,容易使试样过热;另外它还能辐射出波长短于290 nm紫外线,这种光是到达地面的日光中没有的。并且这种光辐射能量大,对材料破坏作用大,虽然加速性较好,但模拟性差,容易歪曲实验,使实验结果不可靠,失去真实性.因而在氮灯老化实验中,必须对光源进行有效滤光,将迭加的近红外线和波长短于290 nm的短紫外过滤掉,以达到老化实验模拟性和加速性两大要求。

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