日常生活中的許多材料是高分子材料,特別是透明、半透明和白色材料在使用一段時間后變黃特別明顯。衡量這個變化之一的指標我們叫黃變因素。材料黃變給用戶*直觀的感受就是質量不好,所以解決這一難題的關鍵是提高材料本身耐黃變或者說耐光耐候性能,常見的輔助儀器工具包括紫外老化箱、氙燈老化箱、分光光度計、恒溫恒濕箱等。
按某些聚合物防老化使用手冊的定義,黃變因素是指利用分光光度計(spectrophotometer)測定透明性塑料片在可見光區(qū)幾個特定波長的透光率。利用公式計算,以表征樣品老化前后顏色變化傾向和程度的一種光學指標。變黃因素也常被稱為黃變因素,標識為Yellow Factor(YF或Y),但與黃色指數Yellow Index(YI)不同。
對許多高分子材料,他們黃變的實質是自然光UV波長的作用閾值可以影響到對應材料分子鏈化學鍵的斷裂,例如:
C-N | 393 nm | C-C | 346 nm |
C-Cl | 353 nm | S-H | 345 nm |
眾多的高分子材料在日常使用的光老化過程中逐漸變黃,聚氯乙烯、聚苯乙烯等變黃速度更快,有的甚至進一步變?yōu)樽厣蜃丶t色(在我們的網站,可以下載關于PVC聚氯乙烯型材黃變相關文章,www.hemaonet.com),他們的變色規(guī)律大多是自無色、淺色向深色調方向發(fā)展,因而他們受光照射時,相對來說,較有利于長波透過。根據這種現象和原理,則可通過“黃色因素”的測定來代替肉眼對試樣的外觀顏色變化快慢進行判斷。
隨著科技的發(fā)展和進步,高質量的分光光度計的使用非常普遍,利用它,我們可以測定變黃因素。
1. 首先要測定暴露測試前試樣的三種可見光波(420nm、560nm、680nm)的透光率。
2. 然后將來定期測定經過不同老化時間后試樣在420和680nm處的透光率。
理論公式: Y = x 100
式中 T為老化前的透光率;T’為老化后的透光率。
Y>15%時可認為樣品已經變黃。必須強調,老化前后受測試的試樣宜用同一塊樣品,因樣品的厚度不同會直接影響透光率的數值,從而影響變黃數據的規(guī)律性。
無色聚苯乙烯透明板材(某些測試,如氙燈老化箱中進行SAE內外飾件的光老化測試時也常用到的標準試樣也是聚苯乙烯板)在某暴露場經過140天戶外暴曬后,其黃色因素逐漸從0升至40%左右,而裝有黑色背板樣品因熱的作用加劇、變黃更快,規(guī)律良好(這也是為何在汽車內外飾件中的SAE光耐候老化測試中推薦使用PS標準板作為光輻照劑量攝入量的參考標準之一),老化中后期則略有下降及波動,這種變化現象可認為是由于發(fā)色基團濃度增加至某一極限值后逐漸處于動態(tài)平衡或分解下降。其它高分子材料也會有類似變化現象,例如尼龍Nylon試樣在暴曬試驗過程中黃色因素也會從0升至為百分之十幾,然后又逐漸下降,與它們外觀微黃而后又退色的現象相應。此外,對于原始材料配方帶有黃色調的試樣來說,他們在老化過程中的黃變因數測定結果可能得負值,這種情況則表明樣品老化時顏色褪淺,成為變黃的相反過程(常見例子,如汽車淺黃色座椅皮革的褪色等)
使用氙燈老化箱、利用合適的測試方法,可以一定程度上幫助提高材料配方在抗黃變抗光老化性等方面的性能,同時這種試驗還往往需要研究者將實驗室試驗和戶外暴曬試驗數據結合分析。綜合而言,評價黃變的測試包括:
1. 戶外暴曬;
2. 全球基準暴曬場暴曬:如美國佛羅里達暴曬;
3. 人工老化箱暴曬:如氙燈老化箱;
4. 紫外老化箱:UVA340燈和UVB313燈的選用
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