解析汽車材料氙燈老化試驗(yàn)

汽車材料，尤其是非金屬材料在使用過(guò)程中，因?yàn)闅夂颦h(huán)境的影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化。為了延緩汽車零部件及其材料的老化，通過(guò)戶外曝曬試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)其使用壽命，然而戶外曝曬試驗(yàn)試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，難與整車開(kāi)發(fā)進(jìn)度相匹配。采用實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)?zāi)M和強(qiáng)化戶外環(huán)境因素能夠縮短試驗(yàn)周期，適應(yīng)于當(dāng)前汽車行業(yè)新產(chǎn)品更新日益快速的需求。戶外曝曬試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)是考察汽車零部件及其材料耐老化性能的重要手段，為了更好地反映零部件及其材料的耐老化性能，加速測(cè)試的結(jié)果應(yīng)該與戶外測(cè)試的結(jié)果相匹配，因此，戶外曝曬試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)的相關(guān)性研究成為一個(gè)重要課題。

老化試驗(yàn)相關(guān)性是指加速老化試驗(yàn)（通常是實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)）得出的結(jié)果與自然老化或使用環(huán)境老化結(jié)果趨同的能力。這種試驗(yàn)結(jié)果是指材料老化過(guò)程中產(chǎn)生的變化，這些變化可能是機(jī)械的或外觀的改變，也可能是化學(xué)的變化。文中利用儀表板材料及整車零部件在相同累計(jì)輻照能情況下的顏色變化，來(lái)考察人工加速試驗(yàn)與海南自然曝曬試驗(yàn)的相關(guān)性。

1 儀表板材料老化影響因素

1.1光照輻射的影響

陽(yáng)光以光波的形式在空氣中傳播，光波能量與頻率成正比，與波長(zhǎng)成反比。在太陽(yáng)光譜中，波長(zhǎng)短的紫外線具有較強(qiáng)的能量，它雖然只有太陽(yáng)總輻射量的 1%左右，但其對(duì)非金屬材料的影響很大。

非金屬材料的大分子鏈吸收紫外線的能量，按自由基機(jī)理進(jìn)行分解，導(dǎo)致出現(xiàn)氧化、臭氧化、水解等現(xiàn)象。同時(shí)，聚合物的結(jié)晶取向、結(jié)晶大小、結(jié)晶構(gòu)造等也都會(huì)受到影響，從而使材料的性能下降。汽車儀表板材料實(shí)際接受的光照輻射是間接光輻射，陽(yáng)光穿過(guò)汽車風(fēng)擋玻璃才能照射到汽車儀表板上。在此過(guò)程中，陽(yáng)光部分被玻璃反射，部分被玻璃吸收，剩下透過(guò)玻璃的部分才會(huì)對(duì)儀表板材料的老化產(chǎn)生影響。

1.2 溫度的影響

1）溫度產(chǎn)生的熱能促使高分子材料化學(xué)鍵斷裂，從而導(dǎo)致材料降解。在較高溫度下，分子的活性較大，易引發(fā)熱老化反應(yīng)；而在較低溫度下，反應(yīng)速度很慢或根本不會(huì)發(fā)生。

2）溫度影響化學(xué)反應(yīng)的速度，高溫將加速光對(duì)汽車?yán)匣淖饔?。一般認(rèn)為，材料的溫度每升高10 ℃，化學(xué)反應(yīng)的速度就會(huì)翻倍。

3）熱循環(huán)能加速汽車非金屬材料的老化進(jìn)程，溫度的周期性變化會(huì)使材料產(chǎn)生機(jī)械內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致汽車非金屬零部件出現(xiàn)不同程度的尺寸變化，的高低溫循環(huán)還會(huì)擴(kuò)大原有缺陷，產(chǎn)生變形或開(kāi)裂等缺陷。

汽車內(nèi)飾材料的溫度往往會(huì)比汽車外飾材料更高，而儀表板材料為內(nèi)飾件中受陽(yáng)光照射影響較強(qiáng)烈的部位，極限溫度有時(shí)甚至?xí)^(guò) 100 ℃［8］。因此，溫度是影響汽車儀表板材料光老化的重要因素。

1.3 濕度的影響

汽車內(nèi)飾材料基本不會(huì)受到雨水的影響，汽車內(nèi)部空氣的相對(duì)濕度也不會(huì)很高。因此，在影響汽車儀表板材料老化的因素中，濕度是一個(gè)相對(duì)次要的因素［9］。以上是儀表板材料老化的影響因素，汽車在實(shí)際使用時(shí)，自然環(huán)境條件復(fù)雜多變，汽車的種種老化現(xiàn)象都是多種環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果［10-12］。
氙燈老化試驗(yàn)箱，陽(yáng)光、溫度、濕度以及降雨等，縮短了老化試驗(yàn)箱的周期，并且因?yàn)樵囼?yàn)條件的可控性，試驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)性更強(qiáng)。

在自然環(huán)境氣候中，為了改進(jìn)產(chǎn)品的性能進(jìn)行人工氣候老化試驗(yàn)，就需要用到氙燈老化試驗(yàn)箱，該試驗(yàn)箱主要的工作原因就是氙弧輻射源經(jīng)過(guò)兩種不同的光過(guò)濾系統(tǒng)之一來(lái)改變其產(chǎn)生的輻射光譜分布，分別模擬太陽(yáng)輻射的紫外和可見(jiàn)光的光譜分布。其目的是為了使涂層在經(jīng)受一定的曝露輻射能后，使選定的性能產(chǎn)生一定程度的變化，或者使涂層達(dá)到一定程度的老化所需要的曝露輻射能。然后將曝露涂層的性能與同樣制得的未經(jīng)曝露的涂層性能相比較，進(jìn)而來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品的性能。