——全面评估材料在多重环境应力下的长期耐久性
多因子协同作用 · 精准模拟真实服役环境
传统的单一因素老化测试已难以准确反映复杂工况下的材料行为。为此，光-热-氧加速老化测试（也称热氧老化或综合气候老化）应运而生——通过在实验室环境中同步施加紫外光照、可控温度与富氧条件，模拟自然界中最严苛的户外老化机制，实现对材料耐候性的科学评估与寿命预测。
本中心依据国际标准体系，配备先进多环境耦合老化设备，为汽车、新能源、建筑、电子、包装等行业客户提供专业、可靠、可追溯的光-热-氧加速老化测试服务，助力产品优化设计、质量控制与市场准入。
一、什么是光-热-氧加速老化测试？
光-热-氧加速老化测试是一种多环境应力协同作用的人工气候老化试验方法，旨在模拟材料在实际使用过程中所承受的复合老化效应：
光：高强度紫外光源（UVA-340/UVB-313）引发光氧化反应；
热：高温促进分子运动，加快化学反应速率；
氧：空气中氧气参与自由基链式氧化过程，导致聚合物降解。
这三种因素相互促进，形成“1+1+1 > 3”的协同加速效应，能够在数百小时内复现自然环境下数月甚至数年的老化结果。
✅ 适用材料类型：
汽车内外饰件（PP、ABS、PC/ABS）
工程塑料制品（PA、PBT、POM）
涂料与清漆（水性/溶剂型）
密封胶、粘接剂
光伏组件封装材料（EVA、POE）
包装薄膜与印刷油墨
该测试不仅用于成品验证，更广泛应用于原材料筛选、配方改进、添加剂效果评估和供应链质量管理。
二、为什么需要多因子协同测试？
许多企业在研发初期仅进行单一老化测试（如仅加热或仅光照），却发现产品在实际使用中仍提前失效。根本原因在于：真实环境是多种应力共同作用的结果，单一测试无法还原复杂的退化路径。
| 测试方式 | 局限性 | 实际偏差 |
|---|---|---|
| 单纯热老化（烘箱） | 忽略紫外线引发的光解反应 | 低估黄变与表面粉化风险 |
| 单纯紫外老化（QUV） | 缺乏持续高温与充分供氧 | 老化动力学不完整 |
| 户外曝晒 | 周期长、不可控、数据滞后 | 难以支持快速迭代 |
而光-热-氧加速老化测试则能有效弥补上述不足：
🔹 更真实地再现户外暴晒过程中的氧化降解机制
🔹 显著提升老化效率，缩短研发周期
🔹 提供更具代表性的性能衰减趋势图谱
🔹 支持建立材料寿命预测模型
📌 典型应用场景：
新能源汽车充电桩外壳抗老化验证
外墙涂料在高温强日照地区的适用性评估
生物可降解塑料在热带气候下的稳定性研究
高端消费品包装印刷的保色能力测试
三、测试原理与核心机制
1. 光-热-氧协同老化机理
当材料同时暴露于紫外光、高温与氧气环境中，会发生以下连锁反应：
光激发：紫外光被材料中的发色团吸收，产生自由基；
热激活：高温加速自由基生成与扩散速度，降低反应活化能；
氧化链反应：自由基与氧气结合生成过氧自由基，进而夺取邻近氢原子，形成新的自由基，形成持续不断的自动氧化循环；
结构破坏：主链断裂、交联密度变化、极性基团积累，最终表现为宏观性能衰退。
这一过程被称为“光-热-氧协同氧化降解”，是大多数有机材料老化的本质所在。
2. 关键影响参数
| 参数 | 影响机制 | 控制要求 |
|---|---|---|
| 紫外辐照强度 | 决定初始自由基生成速率 | 通常设定为0.68–1.55 W/m² @ 340 nm |
| 黑板温度（BPT） | 反映样品实际受热状态 | 一般设置在50°C–90°C之间 |
| 空气流通与氧气浓度 | 保证充足氧化环境 | 设备内置鼓风系统，确保舱内空气均匀更新 |
| 湿度（可选） | 水汽渗透可能加剧水解反应 | 可结合湿热循环，实现更全面模拟 |
现代高端老化箱具备全自动闭环控制系统，实时监测并调节各项参数，确保实验条件高度稳定与可重复。
四、主流测试标准与规范
我们严格遵循全球主流标准执行光-热-氧加速老化测试，确保数据权威、可比、可用于认证申报。
| 标准编号 | 发布机构 | 适用范围 | 核心要求 |
|---|---|---|---|
| ASTM G154 + D3045 | ASTM International | 非金属材料综合老化 | 结合紫外与热老化程序 |
| ISO 4892-2 / -3 | ISO | 塑料暴露于实验室光源 | 规定氙灯或荧光紫外灯老化条件 |
| SAE J2527 / J2866 | SAE | 汽车外饰/内饰件 | 氙灯老化为主，强调颜色保持率 |
| IEC 61215:2016 | IEC | 光伏组件资格认证 | 要求完成规定的热氧预处理循环 |
| GB/T 16422.2 / .3 | 中国国家标准 | 塑料实验室光源暴露方法 | 明确氙灯与荧光紫外老化规程 |
✅ 所有测试均在CNAS认可实验室进行，出具带CMA/CNAS标识的检测报告，可用于出口认证、客户审核与科研发表。
五、可评估的关键性能指标
在整个老化周期中，我们定期取样并进行全面性能检测，构建完整的“老化-衰减”曲线，帮助客户深入理解材料行为演变。
1. 外观与光学性能
| 检测项目 | 方法说明 | 判定意义 |
|---|---|---|
| 色差（ΔE） | 分光光度计测量 | ΔE < 1：人眼几乎不可辨；ΔE > 3：明显变色 |
| 黄变指数（YI） | 计算泛黄程度 | YI升高表明发生氧化或共轭结构生成 |
| 光泽保持率 | 60°角光泽仪测定 | 保持率 ≥80%为高性能涂层基本门槛 |
2. 表面形貌与微观结构
| 检测手段 | 分析内容 |
|---|---|
| 数码显微镜 / SEM | 观察微裂纹、起泡、粉化、剥落等缺陷 |
| ATR-FTIR | 检测羰基峰增强（~1710 cm⁻¹）判断氧化程度 |
| XPS | 分析表面元素价态变化，如C-O/C=O比例上升 |
3. 力学与功能性能
| 性能指标 | 测试方法 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 拉伸强度、断裂伸长率 | 万能材料试验机 | 评估韧性损失 |
| 弯曲模量、冲击强度 | ISO 178 / ASTM D256 | 工程塑料关键性能 |
| 附着力（划格法/拉拔法） | ISO 2409 / ASTM D3359 | 涂层与基材结合力是否退化 |
| 绝缘电阻、介电常数 | 阻抗分析仪 | 电子封装材料功能稳定性 |
所有数据以图表形式呈现，生成趋势分析报告，清晰展示材料在整个老化周期中的性能演变路径。
六、应用案例分享
案例一｜新能源汽车充电口盖板耐候性提升
背景：某主机厂新开发PC/ABS材质充电口盖板，在海南实车测试中出现轻微黄变问题。
测试方案：
标准：SAE J2866（汽车内饰件氙灯老化）
条件：63°C BPT，0.55 W/m² @ 340 nm，102 min光照 + 18 min喷淋，总时长1000小时
检测频率：每250小时取样一次
结果分析：
原始配方：500h后ΔE达2.8，YI增加6.1
添加新型HALS+UVA复合稳定剂后：1000h后ΔE=1.2，YI仅增3.0
表面无裂纹，附着力等级0级（ISO 2409）
✅ 结论：优化后的配方完全满足主机厂5年质保要求，已投入量产。
案例二｜光伏EVA封装膜热氧稳定性比对
需求：组件厂商需评估三家供应商EVA胶膜在高温高湿+强光条件下的长期可靠性。
测试条件：
标准：IEC 61215规定的紫外预处理 + 湿热老化前处理
光-热-氧组合：85°C / 85%RH + UVA-340照射（1000h）
监测项目：透光率、交联度、乙酸释放量
结果对比：
| 供应商 | 透光率下降率 | 交联度变化 | 乙酸释放（ppm） | 综合评分 |
|---|---|---|---|---|
| A | >15% | 明显下降 | 850 | ❌ 不推荐 |
| B | ~8% | 基本稳定 | 420 | ⚠️ 中等风险 |
| C（含抗氧化母粒） | <3% | 保持95%以上 | 180 | ✅ 推荐选用 |
💡 建议：推荐采用C供应商材料，并建议在层压工艺中适当降低固化温度以减少副产物生成。
七、常见问题解答（FAQ）
Q1：光-热-氧测试与单纯热老化有何区别？
A：单纯热老化只反映热氧作用，忽略紫外线引发的光解反应；而光-热-氧测试更贴近真实日晒环境，尤其适用于浅色或透明材料。
Q2：测试多久才算“合格”？
A：一般消费品建议≥500小时，汽车与光伏领域通常要求≥1000小时，高端产品甚至达2000小时以上，具体需根据应用场景确定。
Q3：能否模拟不同地理气候？
A：可以。通过调整辐照强度、温度上限和湿度过程，可近似模拟热带、沙漠或寒带环境，实现区域性适应性评估。
Q4：样品需要多少？尺寸有何要求？
A：常规板材建议尺寸≥75×150 mm，厚度不限；异形件可定制夹具。每组至少3块平行样以保证统计有效性。
结语：真正的耐用，经得起时间与环境的考验
在这个追求“长效美观”与“可持续耐用”的时代，材料的耐候性不再是一个附加选项，而是决定产品竞争力的核心要素。
光-热-氧加速老化测试，正是连接“实验室”与“真实世界”的桥梁。它让我们能够在几天之内看到几年之后的变化，提前发现问题、优化设计、规避风险。
我们坚信：
真正的品质，不仅要耐看，更要耐久。
选择专业检测，就是选择对用户负责，对品牌负责，对未来负责。
