曝露試驗方法是采用模擬和強化大氣環(huán)境中主要因素的一種人工加速老化試驗方法，它是在自然氣候曝露試驗方法基礎上，為克服自然氣候曝露試驗周期長的缺點而發(fā)展起來的，可以在較短的時間內獲得近似于常規(guī)大氣曝露結果。

一、光源曝露試驗概述：  

實驗室光源（人工光源或人工氣候）曝露試驗方法是采用模擬和強化大氣環(huán)境中主要因素的一種人工加速老化試驗方法，它是在自然氣候曝露試驗方法基礎上，為克服自然氣候曝露試驗周期長的缺點而發(fā)展起來的，可以在較短的時間內獲得近似于常規(guī)大氣曝露結果。

人工氣候曝露拉力試驗機中模擬大氣環(huán)境的主要因素是陽光、空氣（氧），溫度（熱），濕度和雨量等5種，其中以陽光zui為重要，所以人工氣候設備一般都模擬以上5個因素而其重點是陽光。試驗證明，到達地面上的陽光中，只有波長在300-400nm的紫外線，才能引發(fā)絕大多數(shù)高分子材料發(fā)生化學反應，產生老化降解作用。通常紫外輻射強度增大，材料老化速率加快，因此，人工光源在紫外區(qū)的能譜分布曲線愈近似太陽在此區(qū)間的譜線，則這種光源的模擬性就愈好。同時，只有當人工光源在紫外區(qū)部分至少保持盛夏時期陽光的輻照度時，才能獲得適宜的加倍速率。所以，理想的人工氣候曝露光源要同時具有模擬性好及加倍速率高的特性。

二、方法原理與方法要點：

試樣曝露于規(guī)定的環(huán)境條件和實驗室光源下，通過測定試樣表面的輻照度或輻照量與試樣性能的變化，以評定受試材料的耐候性。為了得到整個曝露階段的完整特性，應測定試樣在若干曝露階段的每一個階段的變化。

1、試驗裝置

①試驗箱   也稱人工氣候箱，雖有不同類型，但均應包括以下符合規(guī)定的幾個要素：

a、光源   光源是曝露試驗的輻射能量源，它是決定模擬性能的關鍵因素，光源應使試樣表面得到的輻照度符合(ISO4892-94)中各種光源曝露試驗方法的要求，并保持穩(wěn)定；

b、試樣架   用于安放試樣及規(guī)定的傳感裝置；

c、潤濕及控濕裝置   給試樣表面提供均勻潤濕，控制箱內的相對濕度（可使用噴水管或冷凝蒸汽來實現(xiàn)噴水或凝露）；

d、溫度傳感器  測量及控制箱內空氣濕度；

e、程控裝置  控制試驗濕潤或非濕潤及有（光照）時間程序裝置。

②記錄測量裝置

a、輻射測量儀   測量試樣表面輻照度與輻照量；

b、黑標準溫度計或黑板溫度計   黑標準溫度計與試樣在相應位置接受輻射時顯示熱導性差的深色試樣曝露面的溫度。黑板溫度計則由一塊近似于“黑體"吸收特性的涂黑吸收金屬板組成，板的溫度由熱接觸良好的溫度計或熱電偶指示。相同操作時所示溫度低于黑標準溫度；

c、指示或記錄裝置   試驗有關操作要素的指示與記錄。

2、試驗條件的選擇   人工氣候曝露試驗條件選擇主要包括：光源、溫度、相對濕度及噴水（降雨）周期等，現(xiàn)就它們的選擇依據(jù)及一般確定方法簡介于下。

①光源  光源的選擇原則是：要求人工光源的光譜特性應與導致材料老化破壞zui敏感的波長相近，并結合試驗目的和材料的使用環(huán)境來考慮。ISO4892-94推薦三種人工光源，其光譜的特性如下。

a、氙弧燈   氙弧燈（簡稱氙燈）分光輻照度分布在使用的人工光源中模擬性。氙燈紫外線分布增加較少，加倍速率較低。氙燈在1000-2000nm近紅外區(qū)氙弧輻射很高，發(fā)熱明顯加劇，因此氙燈光源必須有冷卻裝置，以免試樣過熱。氙燈輻射經適當濾光后其光譜能量分布與紫外可見光部分相似。

b、碳弧燈   ISO4892-94只推薦開放式陽光型碳弧燈（取消了密閉式紫外型碳弧燈），碳弧燈的光譜能量分布比較接近太陽光，但在370-390nm波段的紫外線比較集中加強。碳弧燈模擬性雖不及氙燈，但加倍速率比氙燈高。碳弧燈選擇合適的濾光器能濾掉大部分短波輻射。

c、熒光紫外燈   主要推薦UV-A和UV-B兩種燈型，其中UV-B應用較多。UV-A燈，光的峰值波長位于317-365nm附近，且在達到地面的太陽光中所不存在的300nm以下波段具有相當?shù)?/span>

能量。因此，熒光燈常會產生與太陽光不同的反應機理，模擬性較差，但加倍速率很高。

②溫度   空氣溫度的選擇，以材料使用環(huán)境zui高氣溫為依據(jù)，比其稍高一些，常選50℃左右。黑板溫度的選擇以材料在使用環(huán)境中材料表面zui高溫度為依據(jù)，比其稍高，多選63±3℃.

③相對濕度  相對濕度對材料老化的影響因材料品種不同而異，以材料在使用環(huán)境所在地年平均相對濕度為依據(jù)，通常在50%-70%范圍選擇。

④降雨（噴水）或凝露周期   降雨（噴水）條件的選擇，以自然氣候的降雨數(shù)據(jù)為依據(jù)。上降雨（噴水）周期【降雨（噴水）時間/不降雨（噴水）時間】多選18min/102min或12min/48min,也有選3min/17min及5min/25min的。人工老化降雨（噴水）不用自來水，采用蒸餾水或去離子水。

1、試樣

①形狀與制備   曝露試樣的持尺寸是根據(jù)曝露后測試性能有關試驗方法要求確定。某些試驗的試樣（如邊緣易分層的層合制品樣），也可以片狀或其他形式曝露，然后按試驗要求裁樣。對粒狀、碎片狀，粉狀或其他未加工狀態(tài)的聚合物樹脂等則按規(guī)定的（或協(xié)商的）制樣方法制成標準試樣。

②試樣數(shù)量   試樣數(shù)量對每個實驗條件或曝露階段而言，由曝露后測試性能的試驗方法確定。以此乘以曝露階段數(shù)并加上測定初始值的需要量可確定所需試樣總數(shù)。如果有關試驗方法沒有規(guī)定曝露試樣數(shù)量，則每個曝露階段的每種材料至少準備三個重復實驗的試樣（力學性能的測試推薦準備兩倍于相應測試方法所需的試樣量，因為塑料老化后的力學性能在測試時會有較大的分散性）。

每個曝露試驗應包括一個已知耐候性的參照試樣。

③貯存和狀態(tài)調節(jié)  試樣在測試前進行適當?shù)臓顟B(tài)調節(jié)，對此試樣應貯存在正常實驗室條件下的黑暗處，或按GB 2918-82“塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗標準環(huán)境"規(guī)定的某一標準環(huán)境中。對貯存黑暗中會改變顏色的試樣，曝露后要盡快目測對比顏色改變。

4、試驗條件和步驟   試驗所控制的具體條件和操作步驟，如試樣固定、曝露、濾光片更換清洗，輻射量測定及曝露后試樣性能變化的測定等均依據(jù)所選的特定曝露方法而定，詳見有關標準（ISO4892.1-4）

三、影響因素：

1、光強度的穩(wěn)定性   為了保證試驗數(shù)據(jù)可靠，再現(xiàn)性好，光源發(fā)射的光譜強度應穩(wěn)定。氙燈及熒光燈在使用過程中隨點燃時間的增長而逐步老化、變質、使輻照度衰減。因此，應按有關試驗方法規(guī)定定期更換新燈。光源電流或電壓的變化會引起光源輻照度的波動，輻照度隨電功率的增大而升高，故要求光源的電流電壓應保持穩(wěn)定。

氙燈與碳弧燈的玻璃濾光套（片）在使用過程中也會老化變質或沾污，應使用200h后即換，并經常清洗保潔。

2、受試溫度   試樣的輻照溫度不可選的過高，特別是對易于被單純熱效應引起變化的材料。因在此種情況下，試驗表示的結果可能不是光譜曝露的效應而是熱效應。選用氙燈要注意防止試樣過熱（冷卻必須有效）選用開放式碳弧燈，要加強空氣流動以免溫升過分。