作为人工加速老化测试的关键手段，光老化主要是通过模拟自然环境中的光辐射，特别是紫外线、可见光和红外线对材料的影响，来评估材料的耐候性。这种测试对于预测材料在实际使用中的耐久性和使用寿命至关重要，尤其对于长期暴露在户外的产品，如塑料、涂料和纺织品等。特别是在汽车等行业，对材料性能的要求日益严格，光老化测试的重要性愈发凸显。
 

光老化测试时间和产品实际应用时间有没有直接换算的公式？例如要模拟产品在日常生活中使用3年，那应该做多长时间的光老化测试？跟随小编一起了解一下氙灯测试的原理和基本过程。
 

一：日光的光谱分布和辐射分布

太阳光的波长分布广泛，从150nm到1200nm不等，根据波长的不同，可以分为紫外区、可见光区和红外区。在材料的老化过程中，太阳光中的紫外线由于其高能量，是导致高分子材料老化的主要原因。同时，红外线和可见光也对材料的老化起到一定的影响。
 

氙灯老化测试是一种常用的光老化测试方法。氙灯能够模拟太阳光的光谱分布和辐射强度，从而在一定程度上模拟自然环境对材料的影响。然而，氙灯老化测试与实际的户外暴露之间存在一定的差异。这种差异不仅体现在光源的模拟程度上，还受到测试条件、材料类型和户外环境等多种因素的影响。
 

二：氙灯老化与自然曝晒

研究结果表明，氙灯测试时间与自然气候曝露时间之间存在一定的老化系数，但这个系数因地区和测试条件的不同而有所差异。
 

01地区因素

从表格中可以看出，光泽度的老化系数较大，以敦煌地区为例，1h的氙灯测试，相当于25.9h的户外暴晒，同样可以看出不同地区，对应的老化系数不同，不同的测试项目，也具有不同的老化系数，由此可以看出实验室加速老化试验与户外曝晒试验之间没有一个简单的、统一的公式或加速因子，即实验室测试多少小时相当于户外曝晒多少个月或多少年。
 

例如，如果塑料制品的产地位于中国山东省，而使用地在中国广东省，则在山东进行的自然气候曝露结果不能被直接应用于广东省，需要根据产品的实际使用环境进行换算与推算；如果在中国生产的塑料制品出口到美国，那就需要结合美国当地的情况来对人工老化测试结果进行合理的换算与推算。
 

中国和美国各类地区全年平均辐照量以及与自然气候曝露一年相当的氙灯老化小时数

备注：中国一、二、三、四、五类地区的典型城市分别是：拉萨、山西北部、山东、广东、四川。对应美国 A、B、C、D 类地区的典型城市分别是：菲尼克斯、里弗塞德、达拉斯、斯兰克顿。
 

02颜料类型因素

此外，还有论文研究了氙灯老化测试与颜料耐候性的相关性。研究结果表明，以涂层颜色的变化为评定依据时，氙灯测试时间与户外暴晒时间之间也存在一定的相关性，但相关系数因测试条件和颜料类型的不同而有所变化。
 

以涂层颜色的变化（ΔE）为评定依据，氙灯测试时间与Allunga自然户外曝晒场的对应关系如下：

从表格中可以看出，以颜色变化为评定依据，不同的老化时间，氙灯测试的时间和户外暴晒的时间，其相关老化系数不一样。
 

对于涂料体系而言，以颜色为评价依据，测试时间和户外暴晒的相关性不是很稳定，不同的老化时间，其相关系数都不一样，但对于塑料而言，以聚乙烯材料为例，以拉伸性能为评定依据，测试时间和户外暴晒的相关系数较强，尤其是氙灯老化测试时间大于等于在产品实际使用地区与自然气候曝露一年相当的氙灯老化小时数的60%时（见表3），相关程度很高。
 

结论

氙灯老化测试与户外暴露间存在关联，但不稳定，受测试条件、材料类型、地理位置及气候变化等多重因素影响。因此，进行光老化测试时，需全面考虑这些因素并采取措施减小误差。为将实验室氙灯老化数据用于推测自然气候曝露，需明确各地区不同气候下的太阳辐射量，并考虑两者间的相关性。这需根据产品实际使用环境进行换算，确保测试结果的准确性。
 

无论是塑料还是涂层，测试条件均对相关性有显著影响。实验室条件稳定单一，而户外环境多变。目前，户外与实验室比对数据尚不足以支撑具体条件下某地区对应的户外模拟时间结论，但已有数据可为今后测试提供理论依据。同理，推测自然气候曝露时，还需考虑实际使用环境的辐射强度，确保氙灯老化辐射总量与自然曝露辐射总量相当。