氙燈老化(hua)試(shi)驗箱評(ping)價(jia)非(fei)織(zhi)造布光(guang)老化(hua)性(xing)能

　　聚丙烯(xi)非織(zhi)造布按耐用性(xing)能分為耐(nai)久性(xing)非織(zhi)造布(bu)(如(ru)服飾用、土(tu)木(mu)建(jian)築用(yong))和(he)環(huan)保可降解(jie)性(xing)非織(zhi)造布(bu)(如(ru)環(huan)保型購(gou)物袋(dai)、農用(yong)非織造布地(di)膜等(deng))。聚丙烯(xi)非織(zhi)造布在使(shi)用過(guo)程(cheng)中發生的老化(hua)主(zhu)要(yao)由(you)太陽光(guang)中(zhong)的紫(zi)外線(xian)輻(fu)射所(suo)引起(qi)，對聚丙烯(xi)非織(zhi)造布光老化(hua)性(xing)能的宏觀評(ping)價(jia)方(fang)法有自(zi)然(ran)老化(hua)試(shi)驗法和(he)人工(gong)模(mo)擬(ni)老化(hua)實(shi)驗法，微(wei)觀(guan)分(fen)析(xi)方法有特(te)性(xing)粘度(du)法、差示掃描(miao)量(liang)熱(re)法、紅(hong)外光譜(pu)法等(deng)，本文(wen)將(jiang)對聚丙烯(xi)非織(zhi)造布光老化(hua)的反(fan)應(ying)機(ji)理(li)及其(qi)宏觀和(he)微(wei)觀(guan)評(ping)價(jia)方(fang)法進(jin)行(xing)討論。

　　聚丙烯(xi)非織(zhi)造布光老化(hua)性(xing)能的現(xian)有宏觀測(ce)試(shi)評(ping)價(jia)方(fang)法和(he)標(biao)準(zhun)主(zhu)要(yao)分(fen)為自(zi)然(ran)老化(hua)和(he)人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)兩(liang)種方(fang)式。

　　1.自(zi)然(ran)老化(hua)

　　自(zi)然(ran)老化(hua)評(ping)價(jia)方(fang)法是把(ba)樣(yang)品在室外自(zi)然(ran)條件(jian)下暴露規定(ding)的時(shi)間(jian)，利(li)用自(zi)然(ran)環(huan)境條(tiao)件，包括日光、晝夜(ye)溫差、雨(yu)水以(yi)及(ji)空(kong)氣等(deng)對其(qi)進(jin)行(xing)老化(hua)試(shi)驗，評(ping)價(jia)其(qi)光(guang)學(xue)性(xing)能、機(ji)械性(xing)能及其他(ta)相關性(xing)能的變(bian)化(hua)。自(zi)然(ran)老化(hua)試(shi)驗接近於材(cai)料(liao)的實(shi)際使(shi)用情(qing)況(kuang)，獲得(de)的耐(nai)候(hou)性(xing)能比較可(ke)靠。

　　上世(shi)紀美(mei)國(guo)、蘇聯、日本以(yi)及(ji)歐洲(zhou)發達國(guo)家(jia)都(dou)先後建(jian)立了(le)高分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)曝曬(shai)場(chang)，我國也(ye)在(zai)上世(shi)紀60年(nian)代(dai)初於廣(guang)州(zhou)和(he)海南(nan)島等(deng)地(di)建(jian)立了(le)曝曬場(chang)，用於研(yan)究高分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)的耐(nai)候(hou)性(xing)能試驗。目前，我國聚丙烯(xi)非織(zhi)造布的自(zi)然(ran)老化(hua)性(xing)能測(ce)試(shi)標(biao)準(zhun)主(zhu)要(yao)采用(yong)GB/T 3681—2011《塑料(liao) 自(zi)然(ran)日光氣候(hou)老化(hua)、玻(bo)璃(li)過(guo)濾後日光氣候(hou)老化(hua)和(he)菲(fei)涅耳(er)鏡(jing)加速(su)日光氣候(hou)老化(hua)的暴(bao)露(lu)試驗方法》，標(biao)準(zhun)中(zhong)有三(san)種(zhong)環(huan)境條(tiao)件，可以(yi)根(gen)據(ju)實際的使(shi)用情(qing)況(kuang)選(xuan)擇實驗條件，有壹定(ding)的針(zhen)對性(xing)，但具(ju)有太多的不穩定(ding)因素(su)，如(ru)氣候(hou)變(bian)化(hua)、地(di)理(li)位置差異等(deng)，且(qie)時(shi)間(jian)較(jiao)長。

　　由(you)於自(zi)然(ran)老化(hua)試(shi)驗中的自(zi)然(ran)環(huan)境條(tiao)件是不可控(kong)的，試(shi)驗的重現(xian)性(xing)和(he)壹致性(xing)很(hen)難保證，所(suo)以(yi)這(zhe)種方(fang)法多用(yong)在(zai)特殊用途的特(te)定(ding)產品(pin)上，且(qie)通常(chang)在(zai)其對應(ying)的實(shi)際使(shi)用地(di)點附近進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)，如(ru)大型工程(cheng)項目(mu)使(shi)用的耐(nai)久性(xing)土(tu)工布、特定(ding)環(huan)境使(shi)用的可(ke)降解(jie)型非織(zhi)造(zao)布等(deng)。

　　2.人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)

　　人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)評(ping)價(jia)方(fang)法是采用(yong)實(shi)驗室光(guang)源(氙弧燈、熒(ying)光(guang)紫(zi)外燈或(huo)開放式碳(tan)弧燈模(mo)擬材(cai)料(liao)使(shi)用條(tiao)件(jian)，使(shi)樣品(pin)在(zai)可(ke)控(kong)的溫(wen)濕度(du)條件(jian)下暴露規定(ding)時間(jian)後，評(ping)價(jia)其(qi)光(guang)學(xue)性(xing)能、機(ji)械性(xing)能及其他(ta)相關性(xing)能的變(bian)化(hua)。

　　現(xian)在(zai)我國聚丙烯(xi)非織(zhi)造布的人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)性(xing)能測(ce)試(shi)標(biao)準(zhun)主(zhu)要(yao)有GB/T 16422《塑料(liao) 實驗室光(guang)源暴(bao)露試(shi)驗方法》系列(lie)標(biao)準(zhun)即(ji)等(deng)同采用(yong)ISO 4892《Plastics--Methods of exposure to laboratory light sources》系列(lie)標(biao)準(zhun)。標(biao)準(zhun)以(yi)“加(jia)速"和(he)“強化(hua)"為(wei)特點，標(biao)準(zhun)總(zong)則中明(ming)確說明(ming)試驗的結(jie)果僅(jin)能夠用於某壹環(huan)境下暴露材(cai)料(liao)相對耐(nai)久性(xing)的比(bi)較(jiao)，不能用於判定(ding)相同材(cai)料(liao)在不同環(huan)境下的相對耐(nai)久性(xing)，故(gu)測(ce)試(shi)其(qi)光(guang)老化(hua)性(xing)能時通常(chang)根(gen)據(ju)產品(pin)使(shi)用者的要(yao)求設定(ding)實驗條件與試(shi)驗周期(qi)，並采用(yong)與(yu)對照(zhao)樣品(pin)的性(xing)能進(jin)行(xing)對比(bi)的方(fang)式(shi)對產(chan)品性(xing)能進(jin)行(xing)衡量(liang)。GB/T 16422系列(lie)標(biao)準(zhun)中(zhong)包括了(le)氙弧燈、熒(ying)光(guang)紫(zi)外燈以(yi)及(ji)開放式碳(tan)弧燈加(jia)速老化(hua)三(san)種(zhong)試(shi)驗方法，可(ke)以(yi)模(mo)擬多種(zhong)使(shi)用條(tiao)件(jian)下的光(guang)照(zhao)條件(jian)，且(qie)條(tiao)件(jian)可(ke)控(kong)、時間(jian)更短、重現(xian)性(xing)和(he)壹致性(xing)更為可靠，適(shi)用(yong)於大多數產品。

　　自(zi)然(ran)老化(hua)和(he)人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)評(ping)價(jia)方(fang)法各(ge)有優(you)缺(que)點(dian)：自(zi)然(ran)老化(hua)試(shi)驗更加接近實際使(shi)用情(qing)況(kuang)，對於特(te)定(ding)用途(tu)的產(chan)品(pin)光老化(hua)性(xing)能評(ping)價(jia)較(jiao)為(wei)可靠;人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)試(shi)驗條件可控(kong)，可以(yi)實(shi)現在不同時(shi)間(jian)對多種(zhong)產(chan)品的光(guang)老化(hua)性(xing)能進(jin)行(xing)對比(bi)，結(jie)果具(ju)有較(jiao)好(hao)的重現(xian)性(xing)和(he)再現(xian)性(xing)。由(you)於試(shi)驗條件不同，對同(tong)壹樣品(pin)的自(zi)然(ran)老化(hua)結(jie)果和(he)人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)結(jie)果不具有可(ke)比(bi)性(xing)。

　　聚丙烯(xi)非織(zhi)造布光老化(hua)性(xing)能的微(wei)觀(guan)評(ping)價(jia)方(fang)法：

　　非(fei)織造(zao)布光(guang)老化(hua)性(xing)能的宏觀變(bian)化(hua)與(yu)材(cai)料(liao)的微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)變(bian)化(hua)密切(qie)相關，如(ru)相對分(fen)子(zi)質量(liang)的變(bian)化(hua)和(he)新官能團的產(chan)生，都(dou)會(hui)最(zui)終(zhong)表(biao)現為其(qi)物理(li)性(xing)能的變(bian)化(hua)，光(guang)老化(hua)的微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)變(bian)化(hua)可(ke)通過特性(xing)粘度(du)、差式(shi)掃描量(liang)熱(re)(DSC)曲(qu)線(xian)、紅(hong)外光譜(pu)等(deng)方式(shi)來評(ping)價(jia)。

　　特(te)性(xing)粘度(du)

　　特性(xing)粘度(du)與高分(fen)子(zi)的相對分(fen)子(zi)質量(liang)存在(zai)定(ding)量(liang)關系，可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)相對分(fen)子(zi)質量(liang)的量(liang)度(du)，與非(fei)織造(zao)布的強(qiang)度(du)等(deng)物理(li)性(xing)質線(xian)性(xing)相關，可以(yi)用(yong)於表(biao)征(zheng)聚丙烯(xi)非織(zhi)造布的光(guang)老化(hua)程(cheng)度(du)。楊(yang)旭(xu)東的研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，無論是在(zai)自(zi)然(ran)老化(hua)還(hai)是人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)條(tiao)件(jian)下，聚丙烯(xi)非織(zhi)造布的斷(duan)裂(lie)強(qiang)力和(he)特性(xing)粘度(du)均有相同的變(bian)化(hua)規(gui)律(lv)。楊(yang)旭(xu)東等(deng)人還(hai)采用(yong)特(te)性(xing)粘度(du)保持率作(zuo)為(wei)光(guang)老化(hua)程(cheng)度(du)的指(zhi)標(biao)，建(jian)立了(le)基於累(lei)積(ji)紫(zi)外輻(fu)射能的壽命預(yu)測(ce)方(fang)程(cheng)。

　　采用(yong)特(te)性(xing)粘度(du)來表(biao)征(zheng)聚丙烯(xi)材(cai)料(liao)的光(guang)老化(hua)性(xing)能，可以(yi)減少(shao)因測(ce)試(shi)聚丙烯(xi)非織(zhi)造材(cai)料(liao)宏觀性(xing)能時所產(chan)生的隨(sui)機(ji)誤差。

　　差示掃描(miao)量(liang)熱(re)法

　　采用(yong)差示掃描(miao)量(liang)熱(re)法(DSC)可(ke)以(yi)分(fen)析(xi)出高聚物(wu)的熔(rong)點(dian)和(he)結(jie)晶(jing)情(qing)況(kuang)，熔(rong)點(dian)的高低反(fan)應(ying)了(le)材(cai)料(liao)熔融(rong)的難(nan)易(yi)程(cheng)度(du)，與材(cai)料(liao)的相對分(fen)子(zi)質量(liang)有關，而相同條(tiao)件下得(de)出(chu)的DSC結(jie)晶(jing)曲(qu)線(xian)的變(bian)化(hua)可(ke)以(yi)反(fan)映出結(jie)晶(jing)情(qing)況(kuang)的變(bian)化(hua)，這(zhe)些(xie)都(dou)可以(yi)從(cong)壹定(ding)程(cheng)度(du)上反(fan)映出聚丙烯(xi)非織(zhi)造布光老化(hua)的程(cheng)度(du)。解昊(hao)采用(yong)DSC研(yan)究(jiu)了(le)聚丙烯(xi)非織(zhi)造布在自(zi)然(ran)老化(hua)和(he)人工(gong)加(jia)速(su)老化(hua)過(guo)程(cheng)中熔(rong)融溫度(du)和(he)結(jie)晶(jing)情(qing)況(kuang)的變(bian)化(hua)，發現自(zi)然(ran)老化(hua)時(shi)隨(sui)時間(jian)變(bian)化(hua)，熔(rong)融(rong)溫度(du)幾乎不變(bian)，結(jie)晶(jing)度(du)和(he)結(jie)晶(jing)速(su)率逐(zhu)漸(jian)提高;而(er)人工(gong)老化(hua)過(guo)程(cheng)中熔(rong)融溫度(du)不斷降低，結(jie)晶(jing)度(du)溫度(du)也(ye)不斷下降。

　　差示掃描(miao)量(liang)熱(re)法可(ke)用於分(fen)析(xi)光老化(hua)過(guo)程(cheng)材(cai)料(liao)的結(jie)晶(jing)情(qing)況(kuang)、相對分(fen)子(zi)質量(liang)等(deng)微(wei)觀(guan)性(xing)能的變(bian)化(hua)，對於分(fen)析(xi)聚丙烯(xi)非織(zhi)造布的光(guang)老化(hua)機(ji)理(li)十(shi)分重要(yao)。

　　紅(hong)外光譜(pu)法

　　聚丙烯(xi)高分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)在光(guang)老化(hua)過(guo)程(cheng)中必(bi)然(ran)會(hui)形(xing)成(cheng)新的基(ji)團，而(er)紅(hong)外光譜(pu)可(ke)以(yi)分(fen)析(xi)出新生成(cheng)的基(ji)團以(yi)及(ji)分子(zi)結(jie)構(gou)變(bian)化(hua)等(deng)，由(you)於不論聚丙烯(xi)光老化(hua)向(xiang)什(shen)麽(me)方(fang)向進(jin)行(xing)均有羰(tang)基(ji)產(chan)生，可(ke)以(yi)通過計算(suan)羰(tang)基(ji)指數來表(biao)征(zheng)聚丙烯(xi)光老化(hua)程(cheng)度(du)，同時(shi)根據(ju)所產(chan)生羰(tang)基吸(xi)收峰的不同還(hai)可以(yi)研(yan)究聚丙烯(xi)的光(guang)老化(hua)機(ji)理(li)，現在(zai)紅(hong)外光譜(pu)分(fen)析(xi)已經(jing)成(cheng)為(wei)研究聚丙烯(xi)材(cai)料(liao)光老化(hua)過(guo)程(cheng)與機(ji)理(li)為重要(yao)的手(shou)段(duan)之(zhi)壹。