節(jié)能、提高質(zhì)量和功能、節(jié)約用材、簡(jiǎn)化工藝越來(lái)越成為汽車制造行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，汽車塑料化已成為解決上述問(wèn)題的重要技術(shù)途徑之一，且成為發(fā)展的大趨勢(shì)。塑料件由普通的裝飾件和軟墊逐步向結(jié)構(gòu)件和功能件轉(zhuǎn)變，如塑料保險(xiǎn)杠、儀表板、燃油箱等。越來(lái)越多的高分子材料在汽車生產(chǎn)制造中發(fā)揮著重要作用，高分子材料的老化測(cè)試技術(shù)也相應(yīng)地倍受重視。

1.基本老化因素

汽車用高分子材料老化降解的三個(gè)主要?dú)夂蛞蛩貫椋喝展廨椛?、?濕度)和溫度。其中不僅有數(shù)量的問(wèn)題，各參數(shù)的質(zhì)量也是一個(gè)很重要的因素。不同波長(zhǎng)的日光對(duì)高分子材料會(huì)造成不同程度的破壞，因?yàn)樘囟ǖ母叻肿硬牧现晃仗囟úㄩL(zhǎng)的光;材料與水的接觸也分為不同的形式和階段，這些不同將會(huì)導(dǎo)致不同的降解過(guò)程;溫度的冷熱循環(huán)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，特別是對(duì)于復(fù)合材料，與長(zhǎng)期高溫作用相比，會(huì)產(chǎn)生更多類型的降解。而在實(shí)際應(yīng)用中，溫度、濕度和輻射三者的作用是不可分割的，它們的協(xié)同作用更增加了研究材料老化的難度。除此之外，當(dāng)然還有很多其他因素，諸如風(fēng)沙、飄塵等。

2.自然老化測(cè)試

2.1整車暴曬試驗(yàn)

整車暴曬是模擬汽車最終使用環(huán)境條件的較好方式。在整車暴曬過(guò)程中，所有的材料和零部件的分布跟使用情況保持一致，在老化過(guò)程中相互作用，老化速度和類型最接近于實(shí)際情況，加速度最小。因此，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用狀況的吻合程度最高。整車進(jìn)行暴曬試驗(yàn)時(shí)，客戶可以根據(jù)自己的試驗(yàn)?zāi)康?，?duì)整車的工作狀態(tài)、車頂篷開(kāi)啟狀態(tài)、車窗開(kāi)啟狀態(tài)做出要求，一般使擋風(fēng)玻璃面向赤道，并且根據(jù)季節(jié)的不同調(diào)整暴曬角度。暴曬的過(guò)程中，車的內(nèi)飾件可能會(huì)產(chǎn)生一些揮發(fā)物、滲出物等附著在擋風(fēng)玻璃或其他部件上，因此，需要定時(shí)清洗。暴曬周期一般不少于兩年，暴曬后要對(duì)材料產(chǎn)生的缺陷如顏色變化、光澤降低、分層、翹曲、滲出物等進(jìn)行檢查評(píng)價(jià)。目前常用的整車暴曬標(biāo)準(zhǔn)有ASTM G7、ISO 877，另外FORD、VW等各大汽車制造商都有自己的整車暴曬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2材料及零部件暴曬

汽車用材料及零部件暴曬是最為廣泛的汽車材料試驗(yàn)方法，最常用就是直接靜態(tài)暴露，如塑料樣板、儀表板、保險(xiǎn)杠等部件。暴曬的方式又可以分為有背板、無(wú)背板、黑箱暴曬等。有背板暴曬由于限制了樣品背面的空氣流通而使樣品的溫度較高;暴曬的角度通常為5°、45°和90°等。暴曬角度的選擇通常是模擬材料或者零部件在車身實(shí)際的安裝使用位置，如門(mén)板經(jīng)常采用90°暴曬，而儀表板則采用5°暴曬。為了加速暴曬試驗(yàn)，還開(kāi)發(fā)了跟蹤太陽(yáng)的暴曬，這樣就確保樣品在一天之內(nèi)最大限度的接受太陽(yáng)輻射而進(jìn)行加速。材料及零部件的暴曬是必要的，但有時(shí)卻是不夠充分的，因?yàn)楝F(xiàn)在的汽車零部件往往由多種材料復(fù)合構(gòu)成，不同的材料具有不同的老化性能，這就需要將整個(gè)部件一起進(jìn)行測(cè)試。例如車頭燈組件，是由塑料件、涂層、光學(xué)元件等構(gòu)成的復(fù)合件，通常我們把它作為一個(gè)整體試驗(yàn)，而不是分別對(duì)材料進(jìn)行試驗(yàn)。零部件直接暴曬最常用的標(biāo)準(zhǔn)有SAE J1976、SAE J576等，F(xiàn)ORD、GM也都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于內(nèi)飾材料和部件需要考慮的另外一個(gè)因素是汽車的玻璃系統(tǒng)。汽車內(nèi)飾件包括車頂裝飾、內(nèi)部裝飾、儀表板等制件，座椅及內(nèi)飾面用PVC，儀表板小零件用ABS，車廂內(nèi)飾和方向盤(pán)用PP，座椅及內(nèi)襯用PU等材料和部件不再直接暴露于陽(yáng)光下，而是透過(guò)了玻璃的陽(yáng)光。由于不同玻璃對(duì)太陽(yáng)光的傳導(dǎo)截止點(diǎn)以及對(duì)光線的透過(guò)率不同，車內(nèi)的光譜能量分布也會(huì)不同，隨著汽車玻璃面積的不斷的增加，汽車玻璃對(duì)汽車內(nèi)飾件的老化影響越來(lái)越突出。如前所述，不同的光譜能量分布會(huì)引起汽車內(nèi)飾材料不同方式和程度的破壞，因此在試驗(yàn)中必須考慮汽車的玻璃系統(tǒng)。圖2展示了不同類型的玻璃對(duì)紫外線的透射率

3人工加速老化

鑒于玻璃對(duì)自然光的過(guò)濾作用，對(duì)于內(nèi)飾材料和零部件最科學(xué)的方法是采用玻璃下暴曬。其中有控溫控濕玻璃箱暴曬，該方法主要用于確定汽車內(nèi)飾材料的老化性能，通過(guò)采用不同的覆蓋玻璃來(lái)模擬各種不同的車用玻璃，并通過(guò)一個(gè)雙軸跟蹤系統(tǒng)使樣品最大量的接收太陽(yáng)輻射以加速暴曬。箱內(nèi)溫度白天維持在70℃，夜間溫度為38℃，相對(duì)濕度維持在75%，常用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有SAE J2230、AATCC 181等。

3人工加速老化

3.1氙燈老化

由于氙燈的光譜能量分布比其他人工光源更接近于太陽(yáng)光，因此成為人工加速試驗(yàn)的主要光源。另外氙燈的光譜能量分布還可以通過(guò)不同的濾鏡組合來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同的試驗(yàn)要求，常用的濾鏡組合有石英-硼硅酸鹽濾鏡組合、紫外線吸收涂層-鈉鈣玻璃濾鏡組合等。目前，氙燈老化試驗(yàn)已成為最為廣泛有效的人工加速光老化試驗(yàn)方法，最常用的設(shè)備是美國(guó)Q-LAB公司研發(fā)的Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱，其中的氙弧燈管提供了最真實(shí)的全光譜太陽(yáng)光，能量控點(diǎn)一般為340nm或者是420nm。 試驗(yàn)機(jī)可以同時(shí)控制黑板溫度和箱內(nèi)空氣溫度，其中Xe-3系列試驗(yàn)箱中還設(shè)有可選的噴淋和雙噴，提供了一個(gè)潮濕模擬環(huán)境。氙燈暴露的試驗(yàn)周期主要取決于汽車制造商對(duì)于材料的質(zhì)量要求。對(duì)于內(nèi)飾件最常用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為SAE J2412《使用可控輻照度的氙燈裝置對(duì)汽車內(nèi)飾件進(jìn)行加速曝曬》，而外飾件常用的標(biāo)準(zhǔn)為SAE J2527《使用可控輻照度的氙燈裝置對(duì)汽車外飾件進(jìn)行加速曝曬》。各大汽車制造商也都有自己的試驗(yàn)規(guī)范和要求.

Q-lab氙燈老化試驗(yàn)箱

3.2金屬鹵素?zé)?/p>

目前，比較大型的老化測(cè)試設(shè)備一般是以金屬鹵素?zé)魹楣庠吹拇笮蜏y(cè)試單元，可以進(jìn)行整車以及大型建筑的人工加速試驗(yàn)。金屬鹵素?zé)舻墓庾V能量分布跟太陽(yáng)光譜分布非常相似，特別是在紅外線區(qū)域，其紫外線的截止點(diǎn)為280nm，其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有DIN 75 220。

3.3碳弧燈

碳弧燈由于其光譜能量分布不如氙燈接近于自然光，且燈管濾鏡需要定時(shí)清洗、更換等缺點(diǎn)，已經(jīng)逐漸地被冷落淘汰，在日本的一些標(biāo)準(zhǔn)以及一些紡織品老化標(biāo)準(zhǔn)中還有應(yīng)用，常用的標(biāo)準(zhǔn)包括汽車零部件老化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)JIS D0205,建材老化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)JIS A1415，日產(chǎn)公司的E_M0135-2008 仍然在采用碳弧燈試驗(yàn)方法。

汽車作為全天候使用產(chǎn)品，需要考慮的環(huán)境因素很多，除了以上試驗(yàn)方法外，常用的還有熒光紫外老化試驗(yàn)，高、低溫老化試驗(yàn)，腐蝕試驗(yàn)等試驗(yàn)方法。汽車材料的耐久性是影響其使用滿意程度的極其重要的因素。汽車材料的劣化，如儀表盤(pán)提前破損、增塑劑遷移、保險(xiǎn)杠失光、變色等都會(huì)使顧客對(duì)汽車總體質(zhì)量評(píng)價(jià)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，各大汽車公司都有比較嚴(yán)格的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，而且同時(shí)要求人工試驗(yàn)和自然暴曬試驗(yàn)。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車用高分子材料不斷的增加，更多的零部件逐漸發(fā)展成為聚合物、涂層、合成染料、織物、無(wú)紡布纖維、玻璃、皮革以及顏料等多種材料的復(fù)合體，而每種材料都有自己特定的色牢度以及老化方式和性能，這就促使人們不斷地研究開(kāi)發(fā)更科學(xué)更有效的老化測(cè)試技術(shù)。各大汽車制造商也都在各種氣候條件下進(jìn)行了幾十年的自然老化和人工老化試驗(yàn)，不斷地改進(jìn)和完善老化試驗(yàn)方法和技術(shù)。