一、 核心原则：失效模式驱动测试设计

在制定测试方案前，必须先回答两个问题：

1. 该材料在户外主要因何失效？（是变色、粉化、开裂还是强度下降？）

2. 它在什么环境下使用？（是户外暴晒、室内靠窗，还是汽车内饰？）

根据答案，确定测试的目标失效模式，从而反向推导出测试条件。

二、 典型材料类别与使用原理

1. 塑料与橡胶

• 主要失效模式：颜色变化（黄变/褪色）、表面失光、粉化、脆化、拉伸强度/断裂伸长率下降。

• 关键老化因素：紫外线引起聚合物链断裂（主因），高温加速氧化，水分诱发水解。

• 使用原理：

• 温度：根据材料使用环境设定黑板温度。汽车外饰件（如保险杠）可能设定70°C以模拟发动机舱盖高温，而普通户外塑料可能设定60°C。

• 潮湿：必须使用冷凝。塑料的水解是重要失效机理，长时间的液态水浸润能有效加速这一过程。喷淋可用于模拟热冲击（如对车外塑料件）。

• 通用/高相关性测试：选 UVA-340。它能最真实地模拟导致大多数塑料光降解的太阳光谱，使实验室黄变与户外黄变机理一致。

• 快速筛选/高耐久性材料：可选 UVB-313。用于快速对比不同配方（如抗UV添加剂的效果）或测试恶劣耐候材料。但需注意其相关性可能较差。

• 光源选择：

• 条件设置：

2. 涂料与涂层（包括汽车漆、建筑涂料、工业涂层）

• 主要失效模式：失光、变色、粉化、起泡、开裂、剥落。

• 关键老化因素：紫外线破坏树脂（基料）和颜料；水（尤其是热-水循环）导致渗透、溶胀和附着力丧失；热循环产生内应力。

• 使用原理：

• 温度：较高温度以加速化学反应。

• 潮湿循环：冷凝和喷淋都至关重要。

• 冷凝：模拟夜间结露，是涂层起泡、附着力丧失的主要诱因。

• 喷淋：模拟雨水冲刷，对评估粉化等级至关重要（冲洗掉已降解的表面层），同时热冲击（冷水喷在热样品上）是导致微裂纹的关键。常采用“光照+间歇喷淋”循环。

• 光源选择：UVA-340是黄金标准。因为颜色的保真度和光泽的保持是涂层的关键指标，必须使用光谱匹配的光源来准确评估颜料和树脂的耐候性。UVB可能导致异常变色。

• 条件设置：

3. 纺织品与纤维（户外织物、汽车内饰、遮阳篷）

• 主要失效模式：褪色（染色牢度）、强度损失、脆化。

• 关键老化因素：紫外线破坏染料分子和纤维聚合物（如尼龙、涤纶）；汗渍、湿度可能加剧破坏。

• 使用原理：

• 温度：中等温度，避免过高温度导致纤维热老化掩盖光老化。

• 潮湿：冷凝非常重要，因为许多纺织品（如汽车内饰）在使用中会接触冷凝湿气?？山岷咸囟ǖ?span style="font-weight: 600;">汗渍溶液浸润样品后再测试，以模拟更严苛的实际条件。

• 对于颜色牢度测试，必须使用 UVA-340 或 UVA-351（模拟透过玻璃的光），以确保染料褪色机理与真实情况一致。

• 对于评估纤维本身强度，UVB可用于快速筛选。

• 光源选择：

• 条件设置：

4. 汽车外饰与内饰件

• 使用原理：这是复合材料应用的典型。

• 光源：必须使用 UVA-351（模拟透过挡风玻璃的紫外线），因为短波UVB已被玻璃过滤。

• 温度：非常高（黑板温度可达100°C以上），以模拟封闭车厢内的“温室效应”。

• 潮湿：冷凝是关键，模拟车内昼夜温差产生的凝露。

• 外饰件（保险杠、后视镜壳）：视为塑料+涂层的组合。采用UVA光源、高温、冷凝+喷淋的严酷循环，模拟日晒雨淋和温度剧变。

• 内饰件（仪表板、门板、座椅）：

5. 木材与木器涂料

• 主要失效模式：木材变灰、涂层失光/开裂。

• 关键老化因素：紫外线使木质素分解；水导致木材胀缩，使涂层应力开裂。

• 使用原理：

• 光源：UVA-340。

• 潮湿：喷淋比冷凝更重要。木材是吸湿性材料，干湿循环（喷淋后干燥）能大程度地模拟雨水和阳光交替作用，加速木材的胀缩和涂层开裂。

三、 总结：从原理到实践的决策流程

1. 识别材料与失效模式：明确你要保护什么属性（颜色？强度？附着力？）。

2. 选择光源：

• 追求真实性与颜色评估 → UVA-340。

• 追求快速度与内部筛选 → UVB-313。

• 测试室内或车载环境 → UVA-351。

3. 设定温度：根据材料高使用温度设定黑板温度（汽车内饰 > 户外塑料 > 室内纺织品）。

4. 设计潮湿循环：

• 关注水解、渗透、起泡 → 强化冷凝。

• 关注热冲击、冲刷、粉化 → 加入喷淋。

• 模拟昼夜温湿循环 → 采用“光照（高温干燥）+冷凝（黑暗高湿）”交替。

5. 遵循标准：最终，具体参数（辐照度、周期时长）应优先遵循产品所属行业的国际/国家标准（如ASTM, ISO, SAE, GB），这些标准是基于大量相关性研究制定的实践。

最终，理解“不同材料的使用原理”就是理解如何在试验箱中重构该材料在特定服役环境中所承受的核心应力，从而实现精准、高效的加速老化评估。