解析汽車材料氙燈老化試驗

汽車材料，尤其是非金屬材料在使用過程中，因為氣候環境的影響，不可避免地會出現不同程度的老化。為了延緩汽車零部件及其材料的老化，通過戶外曝曬試驗來預測其使用壽命，然而戶外曝曬試驗試驗周期較長，難與整車開發進度相匹配。采用實驗室加速老化試驗模擬和強化戶外環境因素能夠縮短試驗周期，適應于當前汽車行業新產品更新日益快速的需求。戶外曝曬試驗和實驗室加速老化試驗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，加速測試的結果應該與戶外測試的結果相匹配，因此，戶外曝曬試驗和實驗室加速老化試驗的相關性研究成為一個重要課題。

老化試驗相關性是指加速老化試驗（通常是實驗室老化試驗）得出的結果與自然老化或使用環境老化結果趨同的能力。這種試驗結果是指材料老化過程中產生的變化，這些變化可能是機械的或外觀的改變，也可能是化學的變化。文中利用儀表板材料及整車零部件在相同累計輻照能情況下的顏色變化，來考察人工加速試驗與海南自然曝曬試驗的相關性。

1 儀表板材料老化影響因素

1.1光照輻射的影響

陽光以光波的形式在空氣中傳播，光波能量與頻率成正比，與波長成反比。在太陽光譜中，波長短的紫外線具有較強的能量，它雖然只有太陽總輻射量的 1%左右，但其對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，按自由基機理進行分解，導致出現氧化、臭氧化、水解等現象。同時，聚合物的結晶取向、結晶大小、結晶構造等也都會受到影響，從而使材料的性能下降。汽車儀表板材料實際接受的光照輻射是間接光輻射，陽光穿過汽車風擋玻璃才能照射到汽車儀表板上。在此過程中，陽光部分被玻璃反射，部分被玻璃吸收，剩下透過玻璃的部分才會對儀表板材料的老化產生影響。

1.2 溫度的影響

1）溫度產生的熱能促使高分子材料化學鍵斷裂，從而導致材料降解。在較高溫度下，分子的活性較大，易引發熱老化反應；而在較低溫度下，反應速度很慢或根本不會發生。

2）溫度影響化學反應的速度，高溫將加速光對汽車老化的作用。一般認為，材料的溫度每升高10 ℃，化學反應的速度就會翻倍。

3）熱循環能加速汽車非金屬材料的老化進程，溫度的周期性變化會使材料產生機械內應力，從而導致汽車非金屬零部件出現不同程度的尺寸變化，的高低溫循環還會擴大原有缺陷，產生變形或開裂等缺陷。

汽車內飾材料的溫度往往會比汽車外飾材料更高，而儀表板材料為內飾件中受陽光照射影響較強烈的部位，極限溫度有時甚至會超過 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

汽車內飾材料基本不會受到雨水的影響，汽車內部空氣的相對濕度也不會很高。因此，在影響汽車儀表板材料老化的因素中，濕度是一個相對次要的因素［9］。以上是儀表板材料老化的影響因素，汽車在實際使用時，自然環境條件復雜多變，汽車的種種老化現象都是多種環境因素綜合作用的結果［10-12］。
氙燈老化試驗箱，陽光、溫度、濕度以及降雨等，縮短了老化試驗箱的周期，并且因為試驗條件的可控性，試驗結果再現性更強。

在自然環境氣候中，為了改進產品的性能進行人工氣候老化試驗，就需要用到氙燈老化試驗箱，該試驗箱主要的工作原因就是氙弧輻射源經過兩種不同的光過濾系統之一來改變其產生的輻射光譜分布，分別模擬太陽輻射的紫外和可見光的光譜分布。其目的是為了使涂層在經受一定的曝露輻射能后，使選定的性能產生一定程度的變化，或者使涂層達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曝露的涂層性能相比較，進而來改進產品的性能。