包材质控丨塑料老化测试解读及试验方法

科技 2024-08-13 10:03 浙江

导读：化妆品包材主要以塑料、玻璃、纸质为主。塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界的各种因素，如光、氧、热、辐射、臭气、雨水、霉菌、细菌等作用，引起化学结构的破坏，使原有的优良性能缺失，这种现象通称为老化。塑料老化的主要表现为外观上的变色、物理性质变化、力学性能变化以及电学性能变化。

一、塑料老化背景

在我们生活中，有一些产品不可避免会受到光照射，而日光中的紫外光，加上高温、雨露等条件，会导致产品发生强度下降、龟裂、剥落、暗哑、变色、粉化等老化现象。阳光和潮湿是造成材料老化的主要因素。太阳光会造成很多材料降解，这与材料的敏感度和光谱有关，每种材料对光谱响应不同。

自然环境中塑料最常见的致老化因素为热和紫外光，因为塑料材料接触最多的环境便是热和阳光（紫外光）。研究由这两类环境造成塑料的老化对于实际使用环境具有特别重要的意义。其老化试验大致可分为两大类：户外曝晒和实验室加速老化试验。

在产品大规模投入使用前，要进行光老化实验，以便评估其耐老化性能。然而自然老化，可能需要几年甚至更长的时间才能看到结果，明显不符合实际生产。而且各个地方气候条件不同，同样的测试材料需要在不同地方进行测试，则检测成本大大增加。

二、户外曝晒试验

户外直接曝光是指直接暴露在日光和其它的气候条件下，是最直接评估塑料材料耐候性能的方法。

优点:

绝对成本低

吻合性很好

简单，易于操作

缺点：

通常周期非常长

全球气候多样性

不同样品在不同气候下敏感性不一致

三、实验室加速老化试验方法

实验室光老化试验不但可以缩短周期，而且重复性好、应用范围广，全程在实验室完成，无需考虑地域限制，操控方便简单，可控性强。模拟现实光照环境，采用人工加速光老化的方法，可以达到快速评估材料性能的目的。主要采用的方法有紫外光老化试验、氙灯老化试验和碳弧光老化等。

1、氙灯光老化试验方法

氙灯老化试验是模拟全阳光光谱的试验。氙灯老化试验可在短时间内模拟类似自然的人工气候。是科研生产过程中筛选配方优化产品组成的重要手段，也是产品质量检验的一项重要的内容。

氙灯老化试验数据可以帮助选择新材料，改造现有材料，以及评价配方的变化是如何影响产品的耐久性的

基本原理：氙灯试验箱利用氙灯模拟阳光照射的效果，利用冷凝湿气模拟雨水和露水，被测材料放置在一定温度下的光照和潮气交替的循环程序中进行测试，用数天或数周的时间即可重现户外数月乃至数年出现的危害。

试验应用：

可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。

可用于新材料的选择、改进现有材料或评估材料组成变化后耐用性的变化试验。

可以很好的模拟在不同环境条件下，材料暴露在阳光下所产生的变化。

氙灯试验箱

2、紫外荧光灯光老化试验方法

紫外老化试验主要模拟阳光中的紫外光对产品产生的劣化效应。同时它还可以再现雨水和露水所产生的破坏，通过将待测材料曝晒放在经过控制的阳光和湿气的交互循环中，同时提高温度的方式来进行试验。采用紫外线荧光灯模拟阳光，同时还可以通过冷凝或喷淋的方式模拟湿气影响。

荧光紫外灯是波长为254nm的低压汞灯，由于加入磷共存物使其转换成较长的波长，荧光紫外灯的能量分布取决于磷共存物产生的发射光谱和玻璃管的传扩。荧光灯通常分为UVA与UVB，材料暴露应用决定了应该使用哪一类的紫外灯管。

紫外加速老化试验机

3、碳弧灯光老化试验方法

碳弧灯是一种较古老的技术，碳弧仪器最初被德国合成染料化学家用来评估被染纺织品的耐光度。碳弧灯分为封闭式和开放式碳弧灯，无论哪种碳弧灯，其谱图与太阳光的谱图相差都比较大。由于该项目技术的历史较长，最初的人工模拟光老化技术都是采用该设备，因此在早些的标准中还能见到该方法，尤其是在日本的早期标准中常常采用碳弧灯技术作为人工光老化试验方法。

塑料老化测试标准

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