余小鴿

(金發(fā)科技股份有限公司,廣東廣州 510663)

氙燈暴露試驗(yàn)是非金屬材料的人工氣候老化試驗(yàn)最主要也是最廣泛采用的方法。氙燈暴露試驗(yàn)方法能較全面地模擬自然氣候條件的綜合影響。這些條件包括光、溫度、噴水、亮暗交替等,其中最主要的因素是光,光強(qiáng)度在試驗(yàn)過(guò)程中是否正確、穩(wěn)定直接影響試驗(yàn)結(jié)果,那么,怎么衡量光強(qiáng)度是否正確、穩(wěn)定？另外,怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果？為了解決這些問(wèn)題,美國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)(SAE)規(guī)定使用的一種特制的透明苯乙烯塑料片,聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片曝露后的Δb*(黃變)與其經(jīng)受的輻照量有確定的關(guān)系。在此,怎么衡量試樣暴露之后的結(jié)果顯得尤為重要。

本次試驗(yàn)中,研究了聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片在經(jīng)受一定輻照劑量的曝露后,用透射法和反射法分別測(cè)得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片的L、a、b值,通過(guò)對(duì)比兩種對(duì)色方法數(shù)據(jù),確定合適的評(píng)價(jià)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片老化后的評(píng)價(jià)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片(PS)；氙燈人工試驗(yàn)箱,水冷式:美國(guó),ATLASCI4000；色差儀:美國(guó),GretagMacbeth ColorEye 7000A。

1.2 試驗(yàn)條件

聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片一般在標(biāo)準(zhǔn)SAE J1960 或SAE J1885 規(guī)定的試驗(yàn)中用來(lái)監(jiān)控氙燈暴露試驗(yàn)設(shè)備是否運(yùn)行正常。本次試驗(yàn)將聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片裝在試驗(yàn)架中并放置在緊鄰黑板溫度計(jì)的位置上,在SAE J1885 老化條件下,經(jīng)過(guò)1 天、3 天、5 天曝露,取出聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片,在色差儀測(cè)量L、a、b值。試驗(yàn)條件見(jiàn)表1。

表1 SAE J1885 試驗(yàn)條件Table 1 SAE J1885 test conditions

1.3 顏色測(cè)量和色差計(jì)算方法

按GB/T 3979-1997 和GB/T 7921-1997 進(jìn)行,測(cè)量條件為D65 標(biāo)準(zhǔn)光源,10°視角,選用CIELAB 色差公式。

透射法:將設(shè)備調(diào)整至透射模式,將色差儀透射模式下校準(zhǔn)用的透射白板至于反射模式時(shí)樣本位置,對(duì)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片進(jìn)行測(cè)量。

反射法:將設(shè)備調(diào)整至反射模式,將色差儀反射模式下校準(zhǔn)用的白板墊于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片之下進(jìn)行測(cè)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 L、a、b值比較

表2 和表3 為聚苯乙烯塑料板在SAE J1885 老化條件下,經(jīng)過(guò)1 天、3 天、5 天曝露,所測(cè)得的顏色數(shù)據(jù)。

表2 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測(cè)量（反射法）Table 2 Polystyrene plastic sheet color measurement (treflection method)

表3 聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片顏色測(cè)量(透射法)Table 3 Polystyrene plastic sheet color measurement (transmission method)

從表2 和表3的數(shù)據(jù)可以看出:1)對(duì)于L值而言,反射法測(cè)得的數(shù)據(jù)比透射法要大,大概是3 個(gè)點(diǎn)左右。而對(duì)比L值下降的幅度來(lái)看,下降的幅度則是透射法比反射法要大,反射法5 天的L值和原始L值相比,差值為0.63,而透射法為2.3。2)對(duì)于a值而言,透射法測(cè)得的數(shù)據(jù)比反射法要大,大概是1 個(gè)點(diǎn)左右。而對(duì)比a值下降的幅度來(lái)看,下降的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?)對(duì)于b值而言,透射法測(cè)得的數(shù)據(jù)比反射法要大,大概是5個(gè)點(diǎn)左右。而對(duì)比b值增加的幅度來(lái)看,增加的幅度兩者是相當(dāng)?shù)摹?)對(duì)于ΔE而言,透射法的增幅要比反射法大,呈現(xiàn)不規(guī)律的增長(zhǎng)。

反射用標(biāo)準(zhǔn)白板L值為95.8,a值為-0.24,b值為2.72,對(duì)比反射法所得聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)反射法測(cè)得的數(shù)據(jù)與反射用標(biāo)準(zhǔn)白板的數(shù)據(jù)較為相近,這是因?yàn)橛梅瓷浞y(cè)量聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片時(shí),因?yàn)樾?zhǔn)用白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片是貼著的,所以數(shù)據(jù)受校準(zhǔn)用白板影響較大。而在透射模式時(shí),校準(zhǔn)用透射白板與聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片距離較遠(yuǎn),所以受透射白板影響小。

2.2 數(shù)學(xué)模型比較

將表2、表3的數(shù)據(jù)分析作圖,分別得到不同方法下L、a、b值線性關(guān)系圖,如圖1～圖5 所示。

圖1 2 種對(duì)色方法L值變化圖Fig.1 Lvalue change diagram of two color matching method

圖2 2 種對(duì)色方法a值變化圖Fig.2 avalue change diagram of two color matching methods

圖3 2 種對(duì)色方法b值變化圖Fig.3 bvalue change diagram of two color matching methods

圖4 2 種對(duì)色方法Δb值變化圖Fig.4 Δbvalue change diagram of two color matching methods

圖5 2 種對(duì)色方法ΔE值變化圖Fig.5 ΔEvalue change diagram of two color matching methods

從上圖可以看到,數(shù)據(jù)變化均有密集于某直線的趨向。因此,通過(guò)最小二乘法準(zhǔn)則在老化時(shí)間和變化趨勢(shì)之間建立線性回歸關(guān)系。

反射法測(cè)得的L值線性回歸方程為:y=-0.209x+94.7,R2=0.996。

透射法測(cè)得的L值線性回歸方程為:y=-0.773x+92.49,R2=0.863。

反射法測(cè)得的a值線性回歸方程為:y=-0.115x-0.185,R2=0.98。

透射法測(cè)得的a值線性回歸方程為:y=-0.081x+0.83,R2=0.448。

反射法測(cè)得的b值線性回歸方程為:y=0.501x+2.705,R2=0.962。

透射法測(cè)得的b值線性回歸方程為:y=0.366x+8.27,R2=0.519。

反射法測(cè)得的Δb值線性回歸方程為:y=0.575x-0.2467,R2=0.955。

透射法測(cè)得的Δb值線性回歸方程為:y=0.56x-0.6467,R2=0.559。

反射法測(cè)得的ΔE值線性回歸方程為:y=0.625x-0.858,R2=0.965。

透射法測(cè)得的ΔE值線性回歸方程為:y=1.23x-2.433,R2=0.937。

從ΔE的變化趨勢(shì)上看,無(wú)論是透射法還是反射法測(cè)得的值都呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系,這印證了可以采用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片做日常的設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)。

從線性回歸的相關(guān)因數(shù)上看,用反射法測(cè)得的L、a、b值線性關(guān)系較好,而透射法測(cè)得的a值線性關(guān)系最差。而對(duì)于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片而言,我們最重要的是考察它的Δb值得變化,從上述線性回歸方程來(lái)看,反射法測(cè)得的Δb值呈線性變化相關(guān)性較好。

反射法比透射法測(cè)得的數(shù)據(jù)線性相關(guān)性要好,這一點(diǎn)與上面討論的反射法中用到標(biāo)準(zhǔn)白板對(duì)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片的測(cè)試數(shù)據(jù)的影響大也是一致的。

3 結(jié)論

通過(guò)本次試驗(yàn),我們可以得到,用反射法測(cè)得的數(shù)據(jù)因受背板(標(biāo)準(zhǔn)白板)影響大,測(cè)得數(shù)據(jù)線性關(guān)系好,而透射法測(cè)得的數(shù)據(jù)線性關(guān)系差。在采用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)塑料片做日常的設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)時(shí),采用反射法作為老化結(jié)果的評(píng)判更為合適。