Page 74 - 《橡塑技术与装备》2022年12期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

式中： y—— 光老化寿命，年 ； 应当指出的是，使用公式（2）进行聚乙烯材料
GHR—— 太阳地面水平面年总辐照量，kJ/ 的光老化寿命的预测，UV 等级是在 ASTM G155 标
2
cm ; 准下进行试验的结果，ISO4892-2 及我国标准 GB/T
2
t UV —— 氙灯老化时间，kh。 16422.2 选用的氙灯功率为 60W/m （0.3~0.4 um）,
公 式（1）良好相关性的底层逻辑是样品在两 核算后式（2）变为，
种测试条件下受到了相同剂量的紫外辐照。ASTM 470
y = × UV （3）
G155 标准中使用的氙灯功率为 41.5W/m （0.3~0.4 R n
2
um），因此每 2 156 h 的紫外辐照总量为 41.5×3 600× 因此，相同的耐候等级，使用 ISO4892-2 或 GB/
2
2 156=32.2 kJ/cm 。CIE 85-1989《太阳光谱辐照度》 T16422.2 测试比 ASTM G155 可换算的光老化寿命要
全球海平面太阳辐射度中，紫外光（0.3~0.4 um）占 高 44.6%。
总辐射（0.3~2.45 um）的比例为 6.84%，佛罗里达暴
晒样品为 45° 南向放置，接收到的紫外辐射是 0°（水
平面）的约 78% [11] ，因此样品在佛罗里达自然暴晒一
年受到的紫外辐照总量为 586×6.84%×78%=31.3 kJ/
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cm , 和氙灯老化的紫外辐照总量基本一致。
太阳水平面总辐照量仅为短波辐射结果（0.3~3.0
um），Jong B.D [12] 基于美国太空总署的卫星数据，给

出了全球地面净辐照量的等高分布（见图 2），由于地
面净辐照量等于太阳辐照量（短波辐射）和地面、大
气辐照量（长波辐射）的和，因此利用图 2 数据进行
图 3 全国年水平面总辐照量分布图
光老化寿命的计算时，应给与校准系数，从图 2 可知，
佛罗里达地区的校准系数 β 1 为： 另外，地面净辐照量 Rn 和太阳地面水平面总辐

R 660 照量 GHR 之间的比例因地而异，使用公式（2）或（3）
β = n = = 1.126 （3）
1
GHR 586 预测光老化寿命，存在不确定性。近 20 年来，由于太
此外，由于 UV 等级的取整问题，还需给式（1） 阳能行业的迅速发展，各国检测 GHR 值成为常态，图
2 156 3 给出了我国 GHR 分布图 [14] ，由于 GHR 数据单位是
另一个校准系数 β = 2 000 =1.076 。综合这两个因素， kWh/m , 因此可使用式（4）预测光老化寿命 ：
2
2
埃克森美孚公司 [13] 在 1999 年提出了聚乙烯的耐候等 1 175
y = × （4）
UV
级和光老化寿命的关系式 ： GHR
325 式中： y—— 光老化寿命，年 ；
y = × UV （2）
R n GHR—— 太阳地面水平面年总辐照量，
2
式中： y—— 光老化寿命，年 ； kWh/m ；
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R n —— 使用地区年地面水平净辐照量，kJ/cm ; UV——GB/T16422.2 标准下的 UV 等级，kh。
U V —— 耐候等级，kh。
2 滚塑制品的耐候等级要求
一般情况下，滚塑制品在使用环境下的光老化寿
命应不小于其设计寿命。如欧盟标准 EN 13575:2012
《放在地面上静止存放化学物质的热塑性水箱 — 吹塑
或滚塑的 PE 水箱，要求和测试方法》中水箱的设计
寿命为至少 10 年，要求户外放置水箱的氙灯老化辐
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照量为 34 GJ/m ，这和欧洲地面净辐照量最强的地
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区（600 kJ/cm ）10 年的辐照总量相当，聚乙烯在
图 2 全球地面净辐照量 kJ/cm 2
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