QUV 利用荧光紫外线灯来模拟太阳光对耐久性材料造成的损害

QUV 利用荧光紫外线灯来模拟太阳光对耐久性材料造成的损害 。 紫外灯在电学原理上与普通照明用的灯管很相似，但它主要发射紫外光而非可见光 。 对于不同的应用条件，需要不同类型的灯管产生不同的光谱 。 UVA-340 灯管对太阳光的紫外短波段光线模拟效果好 。 UVA-340 的光谱能量分布（ SPD ）在太阳光的截止点到大约 360 nm 范围内与太阳光谱能够很好地吻合（见图 2 ） 。

图 2 UVA 一 340 光谱与夏天正午太阳光谱比较

图 3 UVB 一 313 及 Fs 一 40 光谱与太阳光谱比较

UVB-313 灯管（见图 3 ）在 QUV 中也被广泛应用 。 它们对材料产生的老化影响比 UVA-340 灯管更快，但它比太阳光截止点更短的波长可能会对许多材料产生不切实际的结果 。 UVA-340 灯管对太阳光紫外短波段的模拟效果是*的 。 UVB-313 灯管利用紫外线的短波段达到zui快加速老化的目的，对特别经久耐用的材料的检定或质量控制非常有用 。 加热 QUV 测试室底部的水盘来产生蒸汽 。 在较高的温度下，热蒸汽在测试室内保持 100 ％ 的相对湿度 。 QUV 中，测试样品实际上形成测试室的侧壁 。 样品的另一面暴露在室内周围的空气中 。 室内相对较冷的空气就使得测试样品的表面比测试室内的热蒸汽的温度低好几度 。 这一温度差产生冷凝，在样品表面液态形式的水慢慢地凝结 。 除了标准的冷凝功能， QUV 还可用水喷淋来模拟雨水影响，产生热冲击或机械侵蚀 。

4 3 种加速测试试验条件

利用 QUV 和 Q-Sun 2 种测试设备对一系列粉末喷涂铝板进行了测试 。 具体地进行了 3 种实验室加速老化测试，分别是 QUV （ UVA 灯管） 、 QUV （ UVB 灯管）和 Q-Sun ， 3 种测试的具体标准和程序见表 1 ~ 3 。

表 1 QUV （ UVA 灯管）测试程序

表 2 QUV （ UVB 灯管）测试程序

表 3 Q-Sun 测试程序

按照以上的试验条件，分别对样板进行曝晒，并在不同时间段将样品取出，测试它们的光泽变化，同时与在佛罗里达户外自然曝晒的结果进行比较 。

5 3 种加速测试方法与佛罗里达测试结果之间的比较

利用 QUV （ UVA 灯管） 、 QUV （ UVB 灯管） 、 Q-Sun ，并在佛罗里达测试了一系列粉末喷涂铝板样品的光泽 、 颜色变化及起泡 、 粉化 、 开裂 、 裂纹等指标，本文主要讨论样品的光泽变化 。 根据所得测试结果的数据，分别计算了加速测试方法与佛罗里达测试方法之间的相关系数 r s （ spearman 相关系数），该相关系数指的是利用 2 种不同的测试方法对一组样品进行测试，所得试验结果之间的相关性 。 相关系数 r s 的计算公式为：

，其中 n 指的是样品的个数， d i 指的是两列排序中每一组排位数之间的差值 。

为了得到加速老化测试与佛罗里达户外曝晒试验结果之间的关系，也就是通常大家比较关心的一个问题 ——— 对于材料的某种变化，如果加速测试与户外结果的相关性足够好，那么在 QUV 或 Q-Sun 中测试多长时间相当于在佛罗里达户外曝晒 1 a 的效果，还做了相关数学计算 。 假设在 3 种加速测试方法中测试 t 小时zui接近在佛罗里达户外曝晒 1 a 的效果，通过求二次函数zui小值的方法得到 t 值，也就是所要求的对应加速测试时间 。

需要特别指出的是，文中利用求二次函数的zui小值来求*时间的方法只是寻求在加速试验中测试多长时间zui接近在佛罗里达户外曝晒的效果，而并不能保证所有样品都达到在佛罗里达曝晒的程度 。 为了确保所有样品都达到或超过在佛罗里达测试的结果，建议对*时间作一修正，即在所得时间的基础上再乘以一个系数，这个系数可以是 1.1 ，可以是 1.5 ，也可以是其它的数值，视具体情况具体分析 。

5.1 QUV （ UVA 灯管）与佛罗里达测试结果之间的比较

对每个样品， QUV （ UVA 灯管）按表 1 试验条件运行 1 000 h ，在不同时间段对光泽进行一次测量，而在佛罗里达是对样品曝晒了 1 a ，也是在不同时间段对光泽进行一次测量 。 无论是在佛罗里达户外曝晒，还是利用 QUV （ UVA 灯管）进行实验室加速老化测试，样品的光泽均发生退化 。 通过数据分析及数学计算，得出 QUV （ UVA 灯管）与佛罗里达测试结果之间的相关系数 。 同时，求出二次函数取得zui小值时所对应的 t 值 。 当 t 为 400 h 时二次函数取得zui小值，而且此时的相关系数为 0.9 。 这就说明在 QUV （ UVA 灯管）中测试 400 h 样品的光泽变化zui接近在佛罗里达户外曝晒 1 a 的效果（为了直观比较样品在两种测试条件下性能的变化，图 4 中显示的是其中 3 个样品在 QUV （ UVA 灯管）和佛罗里达试验中的光泽变化 。

图 4 QUV(UVA 灯管 )400h 与佛罗里达曝晒 1 a 样品保光率之间的比较

从图 4 可以看出，无论是使用 QUV （ UVA 灯管）对样板进行测试还是佛罗里达户外曝晒，样板的光泽均发生退化 。 其中 A 样板光泽保持的较好， B 样板的光泽下降zui低 。 而且还可以看出， QUV （ UVA 灯管）测试与佛罗里达户外曝晒之间的相关性较好 。

5.2 QUV （ UVB 灯管）与佛罗里达测试结果之间的比较

对每个样品 QUV （ UVB 灯管）按表 2 试验条件运行 400 h ，在不同时间段对光泽进行一次测量 。

通过数据分析及数学计算，得出 QUV （ UVB 灯管）与佛罗里达测试结果之间的相关系数 。 同时，求出二次函数取得zui小值时所对应的 t 值 。 当 t 为 350 h 时二次函数取得zui小值，而且此时的相关系数为 0.9 。 这就说明在 QUV （ UVB 灯管）中测试 350 h 样品的光泽变化 __ zui接近在佛罗里达户外曝晒 1 a 的效果（见图 5 ） 。

图 5 QUV(UVB 灯管 )350h 与佛罗里达曝晒 1 a 样品保光率之间的比较

从图 5 可以看出，无论是使用 QUV （ UVB 灯管）对样板进行测试还是佛罗里达户外曝晒，样板的光泽均发生退化 。 与图 4 中得出的结论相同， A 样板光泽保持的较好， B 样板的光泽下降zui低 。 而且 QUV （ UVB 灯管）测试与佛罗里达户外曝晒之间的相关性也很好 。

5.3 Q-Sun 与佛罗里达测试结果之间的比较

对每个样品 Q-Sun 按表 3 试验条件运行 800 h ，在不同时间段对光泽进行一次测量 。

通过数据分析及数学计算，得出 Q-Sun 与佛罗里达测试结果之间的相关系数 。 同时，求出二次函数取得zui小值时所对应的 t 值 。 当 t 为 600 h 时二次函数取得zui小值，而且此时的相关系数为 0.9 。 这就说明在 QSun 中测试 600 h 样品的光泽变化zui接近在佛罗里达户外曝晒 1 a 的效果（见图 6 ） 。