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01背景介紹

氙燈暴露試驗(yàn)是非金屬材料的人工氣候老化試驗(yàn)最主要也是最廣泛采用的方法。氙燈暴露試驗(yàn)方法能較全面地模擬自然氣候條件的綜合影響。這些條件包括光、溫度、噴水、亮暗交替等，其中最主要的因素是光，光強(qiáng)度在試驗(yàn)過程中是否正確、穩(wěn)定直接影響試驗(yàn)結(jié)果，那么，怎么衡量光強(qiáng)度是否正確、穩(wěn)定？另外，怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果？為了解決這些問題，美國汽車工程協(xié)會（SAE）規(guī)定使用的一種特制的透明苯乙烯塑料片，聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片曝露后的 Δb*（黃變）與其經(jīng)受的輻照量有確定的關(guān)系。在此，怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果顯得尤為重要。

本次試驗(yàn)中，研究了聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片在經(jīng)受一定輻照劑量的曝露后，用透射法和反射法分別測得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片的 L、a、b 值，通過對比兩種對色方法數(shù)據(jù)，確定合適的評價(jià)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片老化后的評價(jià)方法。

02實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料與設(shè)備

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片（PS）；氙燈人工試驗(yàn)箱；色差儀。

2.2 試驗(yàn)條件

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片一般在標(biāo)準(zhǔn)SAE J1960 或SAE J1885 規(guī)定的試驗(yàn)中用來監(jiān)控氙燈暴露試驗(yàn)設(shè)備是否運(yùn)行正常。本次試驗(yàn)將聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片裝在試驗(yàn)架中并放置在緊鄰黑板溫度計(jì)的位置上，在 SAE J1885 老化條件下，經(jīng)過 1 天、3 天、5 天曝露，取出聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片，在色差儀測量 L、a、b 值。試驗(yàn)條件見表1。

表 1 SAE J1885 試驗(yàn)條件

2.3 顏色測量和色差計(jì)算方法

按 GB/T 3979-1997 和 GB/T 7921-1997 進(jìn)行，測量條件為D65 標(biāo)準(zhǔn)光源，10°視角，選用 CIELAB 色差公式。透射法：將設(shè)備調(diào)整至透射模式，將色差儀透射模式下校準(zhǔn)用的透射白板至于反射模式時(shí)樣本位置，對聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片進(jìn)行測量。

反射法：將設(shè)備調(diào)整至反射模式，將色差儀反射模式下校準(zhǔn)用的白板墊于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片之下進(jìn)行測量。

03結(jié)果與討論

3.1 L 、a、b 值比較

表2和表3為聚苯乙烯塑料板在 SAE J1885 老化條件下，經(jīng)過1天、3天、5 天曝露，所測得的顏色數(shù)據(jù)。

表 2 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測量（反射法）

表 3 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測量 ( 透射法 )

從表2和表3的數(shù)據(jù)可以看出:1）對于L值而言,反射法測得的數(shù)據(jù)比透射法要大,大概是3個(gè)點(diǎn)左右。而對比L值下降的幅度來看，下降的幅度則是透射法比反射法要大,反射法5天的L值和原始 L 值相比，差值為 0.63，而透射法為 2.3。2）對于a 值而言，透射法測得的數(shù)據(jù)比反射法要大，大概是1個(gè)點(diǎn)左右。而對比 a 值下降的幅度來看，下降的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?）對于b值而言，透射法測得的數(shù)據(jù)比反射法要大，大概是5個(gè)點(diǎn)左右。而對比b值增加的幅度來看，增加的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?）對于 ΔE 而言，透射法的增幅要比反射法大，呈現(xiàn)不規(guī)律的增長。

反射用標(biāo)準(zhǔn)白板L值為95.8，a值為-0.24，b值為2.72，對比反射法所得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)反射法測得的數(shù)據(jù)與反射用標(biāo)準(zhǔn)白板的數(shù)據(jù)較為相近，這是因?yàn)橛梅瓷浞y量聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片時(shí)，因?yàn)樾?zhǔn)用白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片是貼著的，所以數(shù)據(jù)受校準(zhǔn)用白板影響較大。而在透射模式時(shí)，校準(zhǔn)用透射白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片距離較遠(yuǎn)，所以受透射白板影響小。

3.2數(shù)學(xué)模型比較

將表2、表3的數(shù)據(jù)分析作圖，分別得到不同方法下 L、a、b 值線性關(guān)系圖，如圖1~ 圖5所示。

圖 1 2 種對色方法 L 值變化圖 圖 2 2 種對色方法 a 值變化圖

圖 3  2 種對色方法 b 值變化圖  圖 4  2 種對色方法 Δb 值變化圖

圖 5 2 種對色方法 ΔE 值變化圖

從上圖可以看到，數(shù)據(jù)變化均有密集于某直線的趨向。因此，通過最小二乘法準(zhǔn)則在老化時(shí)間和變化趨勢之間建立線性回歸關(guān)系。

3.3 熱老化壽命

利用阿倫尼烏斯曲線繪制EA浸漬漆與 EA/mSiO2浸漬漆熱老化時(shí)間與溫度的關(guān)系，結(jié)果如圖4所示。分析圖 4 可知，EA浸漬漆壽命曲線與 EA/mSiO2 浸漬漆壽命曲線重合度高，當(dāng)溫度在175℃、時(shí)間為 7800h 時(shí)，二者曲線逐漸分開，溫度數(shù)值相同時(shí)，EA/mSiO2 浸漬漆壽命數(shù)值高于EA浸漬漆。由此可知，EA/mSiO2 浸漬漆絕緣性能好，使用壽命長。

圖 4 浸漬漆熱老化壽命曲線

通過本次試驗(yàn)，我們可以得到，用反射法測得的數(shù)據(jù)因受背板（標(biāo)準(zhǔn)白板）影響大，測得數(shù)據(jù)線性關(guān)系好，而透射法測得的數(shù)據(jù)線性關(guān)系差。在采用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片做日常的設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)時(shí)，采用反射法作為老化結(jié)果的評判更為合適。