ASTM D7869 是使用增强光和水进行氙弧曝光试验的标准实施规程,是关于汽车和交通运输涂料老化测试的标准。基于对光化学和水分相关的涂层降解和热、潮湿的最终使用环境的仔细考虑。目标是尽可能真实地模拟汽车涂层的降解。SAE J2527 是“基于性能的标准加速暴露的汽车外部材料使用控制辐照度氙气弧装置”。
1. 机械应力循环频率
涂层的失效往往是由反复接触水分引起的。在加速测试中,有两种方法来加强这种对自然的循环应力:要么通过增加湿相和干相之间的循环频率,要么通过增加循环频率。
SAE J2527 每天有 16 个湿干循环,ASTM D7869 每天有5个湿干循环(下图)。如果一种材料对这种机械应力敏感,那么 SAE J2527 可能是更好的选择。
SAE J2527 测试标准
2.阶段持续时间
ASTM D7869 的湿相和干相都比SAE J2527 要长得多。较长的湿相为更高的水饱和度提供了一个环境,而较长的干相使样品有更多的干燥时间。因此,由频率引发的循环应力更为显著。
然而,这并不是一件好事,在 ASTM D7869 中,随着温度的升高和辐照度的增加,干相超过了 4 小时,材料可能会完全干燥,这种影响是不现实的,因为在亚热带或中等、潮湿环境的材料不会有完全干燥的情况。
ASTM D7869 测试标准
3. 温度
ASTM D7869 和 SAE J2527 测试方法的温度设置非常相似。两者都使用 70°C BPT。然而,SAE J2527 测试标准中,箱体内温度为47°C,略低于 ASTM D7869 测试标准中要求的 50°C,箱体内温度会影响浅色样品的表面温度,超过自然最高温度,会带来非自然退化的风险。因此 SAE J2527 适用于玻璃化转变温度较低的光色材料或温度敏感材料。
4.潮湿的时间
SAE J2527 测试标准在黑暗循环和光照循环中都有喷淋,ASTM D7869 测试标准在实际运行中,部分开发人员在光照循环中有时会忽略喷淋循环,因为他们认为这是浪费水,因为涂层并不会在水汽蒸发前吸收水汽。这种操作方式是不对的,当阳光明媚时,也会出现下雨情况,涂层表面也会湿润,当辐照度温度较高时,水汽蒸发会加速,但氧气可能在样品表面被消耗了,而不是像黑暗循环那样,迁移到样品内。
在 SAE J2527 中,样品有44%的时间处于喷淋阶段(11%在光照循环中,33%在黑暗循环中)。在 ASTM D7869 中,样品只在黑暗循环中进行喷淋,喷淋时间约为35%,所以,这2个标准在黑暗循环中喷淋的时间实际上非常相似,但 SAE J2527 中的总喷淋时间更长。无论是 SAE J2527 中增加的喷淋时间还是 ASTM D7869 中光循环中的喷淋时间适合您的材料,都必须在进行新应用的相关研究后,选择合适的运行周期。
5. 辐照度
ASTM D7869 在 340 nm 处的辐照度约为39.3kJ/(m2·nm),比 SAE J2527 在 340 nm 处的 31.7kJ/(m2·nm)的辐照度高出约1.25。为了实现这种高辐射曝光,ASTM D7869 被设置为更高的辐照度(在 340 nm 处的 E 最高可达 0.80W/(m2·nm))。SAE J2527 的连续辐照度仅为 0.55W/(m2·nm)。与自然太阳辐射(0.35-0.60W/(m2·nm))相比,更高的辐照度要求互惠定律有效,或至少要求降解途径不受到影响。两种标准都使用不同的滤光片,所以仅通过单一波长的辐照度进行直接比较是不够的。测试效果快慢的比较应仅根据被测材料的性能变化,而不仅仅是根据辐照度等测试参数。
对比 | 1天Florida自然曝晒 | SAE J2527 | ASTM D7869 |
Cycle Duration周期运行时间 | 24 h | 3 h | 24 h |
Max.E at 340 nm[W/(m²·nm)] | 0.65 | 0.55 | 0.8 |
H at 340 nm [kJ/(m²·nm)]for 24 h | ~8.4* | 31.7 | 39.3 |
Time Factor时间系数 | 1 | 3.8 | 4.7 |
具体视情况而定!适当的测试方法总是取决于测试材料及其在目标最终使用环境中的特定失效模式。塑料、粉末涂层、窗型材和其他材料有不同的失效模式,可能需要不同的测试方法。SAE J2527 和 ASTM D7869 都与湿热环境有关。其他最终使用环境可能会导致不同的材料测试失败。在选择适当的测试方法时,也应考虑到这一点。