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本周末高溫預警!我們今天聊聊紫外線

2016-07-06 作者: 瀏覽數:1447

紫外線想必大家都不會陌生,那么,紫外線帶給肌膚的僅僅是曬黑曬傷這么簡單嗎?

不是,更直接的是嚴重的光老化! 


老化因素有多少是來自外界?
人體的老化過程只有10%來自內在因素如遺傳和基因,這是無法避免的。這一因素會讓我們在七十歲才出現皺紋和色斑等老化問題,而90%的衰老因素來自外界,這些因素的順序包括紫外線、吸煙、壓力和污染等。


UVB 和 UVA紫外線對肌膚有哪些具體的傷害?

UVB紫外線被稱為曬傷紫外線,在短期是造成皮膚曬傷的主要原因,而長期可引起皮膚色素沉著和損傷及老化;而UVA 紫外線被稱為曬黑紫外線,在短期內可讓皮膚變黑,長期可導致皮膚老化,雖說UVA的能量低于UVB, 但它的穿透力強,哪怕是多云的天氣,它們也能穿透玻璃窗,對裸露在外的臉部、頸部等部位造成傷害。比如我們根據深圳的天氣情況做的測試,到達皮膚的紫外線98%是UVA射線,其中有19%的射線能穿透到真皮下層,1%能穿透整層皮膚。 

 

 

夏天我們防曬的方法很多種,涂抹防曬霜,佩戴墨鏡,穿防曬衣,打遮陽傘,吃防曬的水果(番茄)等等。

可是我們的汽車,耳機,衣服這些日常用品也會因為光照產生老化,這個時候,需要通過老化試驗來檢查產品的壽命,從而保證產品的質量。

 

光照老化試驗是一種利用人造光源來模擬陽光、下雨、凝霧等自然環境,進而驗證塑料、橡膠、涂層等高分子材料對自然環境抵抗能力的試驗方法;有機材料在經過長時間的人造光源照射后會出現變色、起皺、開裂等失效現象,通過分析試驗條件和材料的失效情況,可以評估材料的耐氣候性等級。今天我們來介紹常用的光照老化試驗方法:氙弧燈老化和熒光紫外燈老化(UV老化)。

 

一、名詞術語

1、箱體溫度:老化試驗箱內空氣的溫度;
2、黑板溫度(Black panel temperature, BPT):箱體內黑板溫度計表面的溫度,是光照老化試驗的一個重要參數,用于模擬樣品表面溫度;
3、黑標溫度(Black standard temperature, BST):其功能與BPT類似,但比BPT高約10%;
4、輻照功率:樣品表面單位面積接收到的輻照強度,單位為W/m2@nm;輻照功率可以用某一點的輻照強度表示,也可以用某一波段的輻照強度表示,如一個夏天中午太陽光照強度約為0.55W/m2@340nm、1.12W/m2@420nm 、575 W/m2@300~800nm。
5、輻照量:在一段時間內樣品表面單位面積累計接受到的輻照能量,輻照量=輻照功率*輻照時間。

 

 

二、老化原理

在光照條件下,高分子材料里的不飽和雙鍵(C=C)、苯環、支鏈等不穩定結構吸收高能量的紫外光后,會發生一系列復雜的化學反應,導致材料出現變色、龜裂、失光、物理性能降低等現象。


常見化學反應類型有:

1. 光引發:

 

2. 鏈增長:

3. 鏈終止:

 


常見高聚合物的敏感波長如下:

高聚合物

敏感波長(nm)

聚碳酸酯(PC)

285~305, 330~360

聚乙烯(PE)

300

聚氯乙烯(PVC)

320

聚苯乙烯(PS)

318.5

聚丙烯(PP)

300

聚甲醛(POM)

300~320

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

290~315

 

可以看出,所有高聚合物的敏感波長均在400nm以下,所以一般認為對材料老化起主要作用的是紫外波段,而可見光和紅外光主要起到熱效應。對于UV老化,由于其能量以紫外線為主,不具有熱效應,所以其黑板溫度和箱體溫度接近。

 

三、氙弧燈和熒光紫外燈對比

氙弧燈

光源

氙弧燈管

光譜范圍

可見波段 (300~800nm)

常見標準

GB/T 16422.2-2014、SAE J2527-2004、SAE J2412-2004

典型試驗條件

1、0.55W@340nm,BPT 89℃,50%RH,持續光照
2、0.55W@340nm,BPT 89℃,3.8h光照,1h黑暗 

適用范圍

汽車內外飾材料 、電子產品外殼材料 、塑料、紡織品、涂料等其他材料

其他分析

其光譜與太陽光吻合最好,目前廣泛使用

 

熒光紫外燈

光源

UV燈管:UVA、UVB

光譜范圍

紫外波段 (280~400nm)

常見標準

GB/T 16422.3-2014、GB/T 23987-2009、ASTM G154-2012

典型試驗條件

1. UVA-340,0.76W@340nm,8h光照(BPT:60℃),4h冷凝(BPT:50℃)(GB/T 16422.3) 
2. UVA-340,0.89W@340nm,8h光照(BPT:60℃),4h冷凝(BPT:50℃)(ASTM G154)

適用范圍

塑料、橡膠、紡織品、涂料等材料

其他分析

僅能模擬紫外波段

 

 

試驗方法的光譜對比:

 

 

 

 

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