塑料检测 塑料碳弧灯老化检测

检测核心原理与设备组成

碳弧灯老化通过碳电极放电产生光辐射，模拟自然太阳光的光谱特性，控制环境温湿度加速塑料老化，其核心逻辑与氙灯老化类似，但光源产生方式不同。

1. 核心原理

碳弧灯通过两根碳电极（通常为石墨材质）之间的电弧放电发光，产生连续的光谱辐射。该光谱可覆盖 250-2500nm 范围，包含塑料老化敏感的紫外光（280-400nm）和可见光（400-760nm），能模拟太阳光对塑料分子链的破坏作用，如化学键断裂、氧化降解，Zui终导致外观和性能劣化。

2. 关键设备组成

• 碳弧灯源：分为开放式碳弧灯和封闭式碳弧灯，前者光谱中短波紫外光（<300nm）含量较高，后者通过石英玻璃罩过滤部分短波紫外光，更贴近自然太阳光。

• 滤光系统：部分设备配备滤光片（如硼硅玻璃），调整光谱，去除多余的有害波段，确保模拟的准确性。

• 环境控制模块：包含加热装置（维持光照阶段温度，通常 40-60℃）、加湿装置（控制相对湿度，40%-80% RH）和喷淋装置（模拟降雨，部分设备配备），复现户外温湿度变化。

• 样品架：用于固定塑料样品，确保样品均匀接收光辐射，部分样品架可旋转，保证各位置辐照强度一致。

核心检测参数与标准

检测结果的可靠性依赖于参数的精准控制和标准的严格遵循，具体如下：

1. 核心控制参数

• 辐照强度：通常以 340nm（紫外区）或 420nm（可见 - 紫外区）处的强度为监测基准，常规测试强度范围为 0.2-0.8 W/(m²・nm)，可根据加速需求调整，强度越高，老化速度越快。

• 温度：光照阶段温度一般控制在（50±5）℃，黑暗阶段（若有）可适当降低至（40±5）℃，温度过高会加速塑料热老化，需与光照协同控制。

• 相对湿度：多数标准要求维持在（60±10）% RH，湿度会促进塑料水解反应，加速开裂、粉化等现象。

• 试验周期：根据塑料耐候性预期设定，从几百小时到数千小时不等，需定期取样，对比不同阶段的老化程度。

2. 常用检测标准

碳弧灯老化检测的标准相对成熟，主要集中在传统材料领域：

• ：ISO 4892-1（塑料 实验室光源暴露试验方法 第 1 部分：碳弧灯），是塑料碳弧灯老化的基础标准。

• 国家标准：GB/T 16422.1-2021（塑料 实验室光源暴露试验方法 第 1 部分：碳弧灯），等效采用 ISO 标准，适用于国内检测。

• 行业标准：JIS K 7350-2（塑料 暴露于实验室光源的试验方法 第 2 部分：碳弧灯），在日本及相关合作企业中应用较广。

核心评价指标

与其他老化检测类似，碳弧灯老化通过对比老化前后样品的外观和性能，判断塑料耐候性，核心指标包括：

• 外观变化：通过肉眼或显微镜观察，记录样品是否出现变色（发黄、褪色）、失光、开裂、粉化、鼓泡等现象，部分标准会对变化程度分级（如失光等级 0-5 级，0 级为无失光，5 级为完全失光）。

• 力学性能变化：测试老化前后的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等关键力学性能，计算 “性能保留率”（保留率 = 老化后性能 / 老化前性能 ×），保留率越低，说明抗老化能力越弱。

• 其他性能：根据塑料用途，还可测试光泽度（通过光泽度仪测量）、色差（通过色差仪测量 ΔE 值）、硬度等指标的变化，全面评估老化影响。

与氙灯老化检测的关键区别

碳弧灯老化和氙灯老化均为模拟全光谱太阳光的方法，但因光源特性不同，适用场景差异显著，选择时需明确需求：