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你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?

2018-11-19 13:27阅读:
翎翎君在9月14日的文章《秒懂·材料老化:实验室光辐照老化测试方法对比分析》阐述了实验室光辐照老化测试常见方法比较。文末提到一个常见的“客户之问”——“实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?”每次翎翎君都不得不遗憾的解释一番:
你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
今天翎翎君就来说一说,为什么说“不能换算”是专业回答!反而说“能换算”是忽悠!当然,如果你一定坚持要换算,文末翎翎君会偷偷告诉你“方法”(别跟人说是翎翎君说的,我不承认的!)。
你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?

“可换算”的隐含假设!

首先,分析一下这客户问题:“实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?”,这个问题实际上隐含了2个前提假设:
第一,实验室紫外老化中,材料的性能变化与紫外老化的时间呈线性相关;
第二,自然界中,材料性能老化与服役时间呈相同趋势的线性相关。
其实很好理解,见下图:

你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
上图中,实验室老化测试致使材料性能的衰减率与老化时间线性相关(斜率恒定),也就说,在整个老化周期中,任意时段的1小时老化,都导致相同程度的性能衰减。同理,自然老化亦是此。
在这种理想状态下,可计算出“紫外老化1小时,相当于自然界中的(x3x4/x1x2)小时”。
然而,这个理想状态极少发生。假设出现如下老化曲线,如下图:
你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
以X1时间为分界点,前后材料性能衰减速率是不一致的(存在2个斜率),仅仅在这种情况下,“实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?”这样的问题的基础就已经不存在了。
现实中“材料性能衰减-老化时间”曲线,比之于上图要复杂的多。

你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
提问的正确姿势
依据上文的论述,既然根本没有办法给出:“单位时间的实验室加速老化,相对于多久自然界老化”的这样的答案。难道,实验室加速老化与实际自然老化就不能进行比较了吗?对于这个问题,我们的回答是:可以比较!
但是,前提是换一种提问的方式:什么材料什么条件什么参数性能)多长时间的实验室老化相当于(什么地方)多长时间的自然老化?

显然,实验室测试时间与自然老化时间的比较是4个明确的前提条件的(为什么是这四个前提,将在下一篇文章阐述!),而且是基于实验基础上一种经验比较

我们用一个实际实验案例的结论来进行说明:

美国人Gregory R. Fedor Patrick J. Brennan曾经进行过一项比较试验:材料为PVC薄膜,分别进行三种条件,以材料黄变进行性能评估,进行实验室老化,与亚利桑那州、佛罗里达州、俄亥俄州自然曝晒的数据进行比较。
实验室加速老化图
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上图中,实线表示UVA-340,1.35W/m2@340nm,连续照射,黑标50断续线表示UVA-3400.83W/m2@340nm,4/4,黑标50;点线表示UVA-340,1.35W/m2@340nm,4/4,黑标50计三种测试条件。
自然老化图
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上图中,实线表示亚利桑那州断续线表示俄亥俄州点线表示佛罗里达州
根据Gregory R. Fedor 和 Patrick J. Brennan比较测试数据,条件“UVA-340,1.35W/m2@340nm,连续照射,黑标50实验室测试数据和亚利桑那州自然老化数据十分吻合。
据此,我们可以说:PVC薄膜在'UVA-340,1.35W/m2@340nm,连续照射,黑标50'的条件下,以黄变进行评估,进行2000H加速老化,与亚利桑那州2年自然老化的效果是基本一致的。


你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
紫外老化测试的意义
依据上文所述,实验室加速老化测试与实际的自然老化进行对应比较是计较困难的,那么进行实验室加速紫外老化实验还有意义吗?当然是有的,翎翎君总结如下几点:
(1) 材料、配方的筛选:材料和配方行不行关键还是要靠测试数据说话!
(2) 产品质量的证明:作为材料或产品耐老化性能的证明!
(3) 竞争对手间的比较:毕竟在对手强不强测了才知道!
(4) 寻求失效机理:通过不同老化条件间的比较研究,推断产品的失效机理!
(5) 提高耐老化性能:通过不同配方的比较研究,提高产品的耐老化性能!
(6) 寿命预估:设计不同严苛度的比较实验,利用统计学方法预估产品寿命!

你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
勉强能接受的方法
对于前面的论述,总结一下:
(1)如果你问:实验室紫外老化1小时,相当于自然界多少时间?回答是:不知道!
(2)如果你问:实验室测试多少小时,与某地自然老化多少年相当?回答是:可以查询一些经验数据,或者通过测试来验证!
(3)更多的时候你想问:在户外自然工作X年,大致可以换算成实验室老化测试多长时间?回答是:除非有经验数据,否则不能准确的换算。
但是,在没有更好其他办法的情况下,翎翎君可以告诉你一个勉强能够接受的路子:“等总辐照总量”计算法。例如:通过查询当地的地理气象数据,知道X年中该地(290nm~400nm)的总辐照量;用这个总辐照量除以试验箱该波段(290nm~400nm)的辐照强度,然后大致可以计算出一个测试时间。
你不是搞检测的吗?你告诉我:实验室紫外老化1小时,相当于自然界中的多少小时?
结束语翎钧检测(LTI)是独立第三方检测机构,践行传递信任,鉴证价值”的公司理念,专业从事高分子材料、橡胶、塑料、树脂、密封胶、金属材料的分析检测,为客户提供权威、公正、独立、准确的检测分析报告!更多干货精品技术资料,敬请关注翎钧检测微信公众号:ID:ltilab
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