CN104155234B - 高分子材料紫外线老化设备 - Google Patents
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Abstract
高分子材料紫外线老化设备，本发明涉及高分子材料紫外线老化试验装置，它为了解决现有光老化设备光源利用效率不高，设备结构复杂的问题。该老化设备由荧光紫外灯管、灯头、涂布桶、两个灯管支撑件组成，其中涂布桶由左、右半圆筒铰接而成，灯管支撑件分别扣合在涂布桶的两个敞口端，在灯管支撑件的内圆周表面上设置有支撑架，支撑架与荧光紫外灯管贴合，灯头固定到支撑件上，涂布桶上开有多个辐照度观测孔。本发明紫外线老化设备的组件少，结构简单，涂布桶的桶柱状结构使得灯管发出的绝大部分光线能够被试验材料接收，光源利用效率高。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料紫外线老化试验装置，尤其是对沥青材料、漆类材料、涂层类材料等进行人工紫外线加速老化试验时的老化装置。
背景技术
如何评价材料的老化是人们一直以来都相当关注的问题。目前，主要有2类方法：自然大气暴露和人工加速老化。自然大气暴露是评价高聚物老化特性最真实的方法，但自然大气暴露有老化周期长、环境因素无法控制、试验结果重复性差等缺点。因此，一方面不断发明新的自然大气暴露方法；另一方面，人工加速老化试验得到了越来越广泛的应用。事实上，人工加速老化主要模拟的还是太阳光和气温。但是鉴于光老化和热老化两者之间存在着本质上的区别，且其相互作用极其复杂，因此人们在研究这类问题时往往将两因素分开研究。
对于热老化，由于其实验因素控制相对容易，变量相对较少，每个行业每类材料都有其相关标准试验或试验规程。如《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》内有关于沥青材料的热老化标准试验方法。
而对于光老化，鉴于其老化机理的复杂性，材料多样性等原因，现有没用一套严格、标准的试验方法进行试验。不同行业都有各自的试验方法。目前关于光老化试验方法的相关规范标准主要是以国际标准化组织(ISO)关于塑料材料光照试验方法为基准进行制定的。国内有GBT14522(机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法)、GBT16422(塑料实验室光源暴露试验方法)等，美国有ASTM G154-06(Standard Practicefor Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of NonmetallicMaterials)等。尽管相关标准较多，但实际上其试验方法并不严谨，只是提出了推荐性意见，并非规范性方法。
上述光老化试验规范提出了三种推荐光源：氙弧灯、荧光紫外灯、开放式碳弧灯。但是国内还有研究采用高压汞灯等进行紫外老化试验。总之，相关的试验仪器多为自制设备，还有一部分是采用成熟的产品——自然老化箱。但是现有市场上常用的紫外老化箱辐照度低、容量有限、光源利用效率不高、成本较高，消耗品如灯管一次更换量大。因此，紫外老化设备存在极大的改进空间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有光老化设备光源利用效率不高，设备结构复杂的问题，而提供高分子材料紫外线老化设备。
本发明高分子材料紫外线老化设备由荧光紫外灯管、灯头、涂布桶、两个灯管支撑件组成，其中涂布桶由左半圆筒和右半圆筒铰接围成空心圆筒状，两个圆管状的灯管支撑件分别扣合在涂布桶的两个敞口端，在灯管支撑件的内圆周表面上均匀设置有三个支撑架，支撑架上与荧光紫外灯管贴合的支梁为圆弧形，三个支撑架上的圆弧形支梁均与荧光紫外灯管的外管面贴合，灯头固定到灯管支撑件上，沿涂布桶的轴向方向上开有多个辐照度观测孔。
使用本发明的紫外线老化设备测试材料的老化性能时，绕铰打开涂布桶，将待测试的高分子材料涂布于涂布桶的内表面，灯管通过位于涂布桶两端的灯管支撑件固定于涂布桶中心位置，从而保证桶壁上的试验材料受到的紫外线辐照强度相同，而涂布桶的桶柱状结构使得灯管发出的绝大部分光线能够被试验材料接收，光源利用效率高。而常规的箱式设备，即使加装了灯罩等反光、聚光装置，光线并不能完全照射在试验材料上，而且由于漫反射的存在，还会损失掉一部分光能。本发明紫外线老化设备的组件少，结构简单，质量轻，便于拆卸安装灯管。
附图说明
图1为高分子材料紫外线老化设备的整体结构示意图，箭头方向为鼓风方向；
图2为高分子材料紫外线老化设备的侧面结构示意图；
图3为涂布桶的结构示意图；
图4为灯管支撑件的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式高分子材料紫外线老化设备由荧光紫外灯管1、灯头2、涂布桶3、两个灯管支撑件4组成，其中涂布桶3由左半圆筒3-1和右半圆筒3-2铰接围成空心圆筒状，两个圆管状的灯管支撑件4分别扣合在涂布桶3的两个敞口端，在灯管支撑件4的内圆周表面上均匀设置有三个支撑架5，支撑架5上与荧光紫外灯管1贴合的支梁5-1为圆弧形，三个支撑架5上的圆弧形支梁5-1均与荧光紫外灯管1的外管面贴合，灯头2固定到灯管支撑件4上，沿涂布桶3的轴向方向上开有多个辐照度观测孔6。
本实施方式的高分子材料紫外线老化设备舍弃了控温功能，从而大大精简了设备体积和成本。事实上由于控温设备在实验室属常规设备，如有烘箱(高温)、冰箱冰柜(低温)、控温仓、环境箱、控温控湿室或环境室等，当试验有控温要求时可将本实施方式的老化设备置于上述控温设备中，以获得控温条件。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是涂布桶3的长度为1.20～1.25m。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是涂布桶3的桶壁厚度为1～3mm。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是涂布桶3的材质为金属铁。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是沿涂布桶3的轴向方向上开有3个辐照度观测孔6。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是三个支撑架5均垂直于灯管支撑件4的内圆周表面设置。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是支撑架5的形状为扇形。
实施例一：本实施例高分子材料紫外线老化设备由UVA-340荧光紫外灯管1、灯头2、涂布桶3、两个灯管支撑件4组成，其中涂布桶3由左半圆筒3-1和右半圆筒3-2铰接围成空心圆筒状，两个圆管状的灯管支撑件4分别扣合在涂布桶的两个敞口端，在灯管支撑件4的内圆周表面上均匀设置有三个扇形支撑架5，支撑架5上与荧光紫外灯管1贴合的支梁5-1为圆弧形，三个支撑架5上的圆弧形支梁5-1均与荧光紫外灯管1的外管面贴合，灯头2固定到灯管支撑件4上，沿涂布桶3的轴向方向上开有3个辐照度观测孔6。
本实施例涂布桶3的长度为1200mm，涂布桶3的内径为100mm，辐照度观测孔6的直径为38mm。本实施例选用UVA-340荧光紫外灯作为紫外老化光源，300nm～400nm的短波能量是引起老化的主要因素，而荧光紫外灯的光谱分布主要集中在紫外光部分，因此，增加这部分能量，能够达到快速试验的效果。UVA-340荧光紫外灯的主要参数见表1，镇流器选用40w；
表1
本实施例紫外线老化设备的工作环境：温度为-20℃～60℃，湿度为0～80％，工作电压为220V交流。
应用高分子材料紫外线老化设备进行老化试验的过程如下：
一、绕铰打开涂布桶，将高分子涂层材料均匀涂布于涂布桶的内壁，涂布厚度为2mm；
二、待高分子涂层材料固化后，将UVA-340荧光紫外灯置于涂布桶内，关闭涂布桶，通过灯管支撑件将UVA-340荧光紫外灯固定，灯头安装到灯管支撑件上；
三、接通电源，开启鼓风机，向涂布桶内鼓风，开始试验后每隔48小时，开启辐照度观测孔，用UVA型紫外辐照观测灯管辐照度，分别记作F1、F2、F3……Fn，当第k次观测值下降到20W/m2时，则更换灯管；
四、关闭电源，关闭鼓风机，取下灯管支撑件及灯管，将涂布桶打开，取下试验材料，试验过程的平均辐照度按公式计算。
本实施例紫外线老化设备的结构简单，灯管发出的绝大部分光线能够被试验材料接收，光源利用效率达到90％以上。
Claims (7)
1.高分子材料紫外线老化设备，其特征在于该高分子材料紫外线老化设备由荧光紫外灯管(1)、灯头(2)、涂布桶(3)、两个灯管支撑件(4)组成，其中涂布桶(3)由左半圆筒(3-1)和右半圆筒(3-2)铰接围成空心圆筒状，两个圆管状的灯管支撑件(4)分别扣合在涂布桶(3)的两个敞口端，在每个灯管支撑件(4)的内圆周表面上均匀设置有三个支撑架(5)，每个支撑架(5)上与荧光紫外灯管(1)贴合的支梁(5-1)为圆弧形，三个支撑架(5)上的圆弧形支梁(5-1)均与荧光紫外灯管(1)的外管面贴合，灯头(2)固定到灯管支撑件(4)上，沿涂布桶(3)的轴向方向上开有多个辐照度观测孔(6)。
2.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于涂布桶(3)的长度为1.20～1.25m。
3.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于涂布桶(3)的桶壁厚度为1～3mm。
4.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于涂布桶(3)的材质为金属铁。
5.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于沿涂布桶(3)的轴向方向上开有3个辐照度观测孔(6)。
6.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于三个支撑架(5)均垂直于灯管支撑件(4)的内圆周表面设置。
7.根据权利要求1所述的高分子材料紫外线老化设备，其特征在于支撑架(5)的形状为扇形。
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