1 2種測試方法的對比

1.1 老化謬論

謬論1：加速測試可100%重復。事實是，加速測試也像其它測試一樣，會發(fā)生變化。在真實的加速老化測試中，甚至是測試條件控制得較好的測試中，測試結(jié)果也會發(fā)生很大的變化，同一臺設備的重復測試和不同實驗室之間的再現(xiàn)性測試都會存在很大不同。ASTM G03 分委會在20 世紀90 年代做過一個重要的對比試驗，發(fā)現(xiàn)幾臺設備的測試結(jié)果之間存在高達30%的差異。正確的操作會使差異變小，但不能完全消除。

謬論2：任何形式的老化都是好的。事實上，錯誤的老化模式會導致錯誤的老化結(jié)果。如果加速測試不能再現(xiàn)真實使用環(huán)境或戶外測試的老化模式，那么它就不可取。例如，如果一種涂料在戶外通常顯示中等粉化，而在加速測試中顯示嚴重開裂，這說明發(fā)生了不同的老化機制，那么測試結(jié)果也就毫無意義。加速測試必須產(chǎn)生與戶外測試相同的老化類型。

謬論3：戶外老化需要5 a 才能得到有用的數(shù)據(jù)。事實上，戶外測試可在12 個月內(nèi)得到有用數(shù)據(jù)。也許需要等5 a 來得到5 a 的老化效果，但是很多有用的數(shù)據(jù)可在曝曬的前12 個月得到，如區(qū)分質(zhì)量好和質(zhì)量差的材料。根據(jù)正確的試驗設計和大量的評估，曝曬12 個月就可以得到有意義的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以極大地增加加速測試數(shù)據(jù)的可信度。

謬論4：老化測試數(shù)據(jù)是絕對的。事實是，單一的測試不會給出理想的相關性。有很多材料測試方法要求曝曬單一的測試樣品，并設定一個合格或不合格的界線。例如：樣品的顏色發(fā)生變化，若把ΔE*達到3.0 作為評估標準，那么如果值是2.9，樣品就合格;如果是3.1，樣品就不合格。然而測色儀之間也存在差異，這些差異使得當ΔE*<1 時，比較顏色變化是毫無意義的;而且一般目視的分辨力也不會好于ΔE*=1.0。

謬論5：等級數(shù)據(jù)是無效的。事實是，如果正確應用，等級數(shù)據(jù)是非常有用的。有一種說法：非量化的統(tǒng)計(如排序)是無用的，因為它們沒有使用有說服力的技術;但當正確應用，等級數(shù)據(jù)可用于證明老化測試中的許多猜想。在目測評估中得出的數(shù)字評級非常有用

1.1 老化謬論

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1.2 加速測試的弊端及戶外測試的重要性

測試中遇到的問題是，許多公司只選擇加速老化測試，戶外測試要么排在第2 位，要么根本不考慮。新材料進入市場的時間壓力迫使縮減研發(fā)周期，這也是影響材料進行戶外暴露測試的一個方面。現(xiàn)在很多產(chǎn)品的研發(fā)只是根據(jù)加速測試的結(jié)果，許多標準也認可只有加速測試結(jié)果的材料。

只進行加速測試會帶來無法預料的問題。材料根據(jù)人造氣候條件進行研發(fā)，按照一個測試循環(huán)，重復研發(fā)、測試，最終的結(jié)果是材料能夠經(jīng)受住一個模擬且可控制的環(huán)境;這可能會導致材料在實驗室加速測試中合格，而在最終使用環(huán)境中失效。

加速測試用于預測戶外測試時不是100%可靠。在老化測試領域，具有優(yōu)秀相關性的測試方法是可望而不可及的。相關系數(shù)不能從一種材料應用到另一種材料，或者從一種戶外氣候應用到另一種戶外氣候。如果確信加速測試與戶外測試的相關性，那么當與一種新的氣候條件進行比較時，還需要重新進行戶外測試。而且，即使是任何條件都未改變的重復測試，也會得出不同的結(jié)果。因此，欲確定材料的真正耐候性時，只進行加速測試是遠遠不夠的。

老化測試的目的在ASTM G113 中的描述如下

1.2 加速測試的弊端及戶外測試的重要性

：戶外測試和加速測試結(jié)果的一致性。因此，加速測試的結(jié)果應該與戶外測試的結(jié)果相匹配。針對這個難題，人們大部分的研究精力放在了加速測試上，但是很顯然，獲得相關性的關鍵因素是戶外測試。沒有戶外測試作基準，就無法與加速測試進行比較。

1.3 經(jīng)濟分析

許多公司不愿意做戶外測試的一個主要原因是測試費用，認為老化測試費用太高;但更應該考慮不做戶外測試的損失有多大。

表1 是典型的戶外測試費用(提供測試服務的商業(yè)機構不同，測試費用可能不同)與不做戶外測試而造成的損失之間的比較。不做戶外測試，雖然每年可節(jié)省1 000 美元的測試費，但是可能會危及公司的聲譽及造成數(shù)百萬美元的質(zhì)保賠償，甚至使公司被起訴。與不做測試帶來的損失相比，戶外老化測試的小投資顯然是相當劃算的。

1.4 測試條件對比

很多報告顯示，相關性差的一個原因是加速老化測試的試驗參數(shù)與戶外環(huán)境有所不同。表2 列出

了大部分加速老化測試設備中都包含的3 個老化試驗的基本要素，試驗箱中可以對這3個基本要素進行循環(huán)設置，但還有很多測試條件無法實現(xiàn)。表2還列出很多影響戶外老化測試結(jié)果的其它因素，每種因素都可能影響加速測試和戶外測試之間的相關性。

此外，戶外測試是每天進行1 個復雜的循環(huán)，而加速老化測試是每天進行多重、復雜的重復循環(huán);因此，戶外測試和加速測試共同的影響因素的循環(huán)時間也不同，見表3。

1.5 測試循環(huán)速度對比

與戶外測試每天只有1 個循環(huán)相比，加速測試每天可能有多達12 個的完整循環(huán)。循環(huán)測試環(huán)境比單一不變的測試條件更為嚴酷，測試條件從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)會使材料更易發(fā)生老化;因此，更快地經(jīng)歷循環(huán)測試，材料會加速老化，這是由于材料經(jīng)受了更多這種測試條件狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。然而，這一規(guī)律可能與事實相符，也可能與事實相悖

當測試條件變化時，材料會試圖與周圍環(huán)境達到平衡。例如，如果材料是濕的，而環(huán)境是干的，材料就會變干;另一個例子是，如果將溫度低的材料放在溫度高的環(huán)境中，它的溫度也會慢慢升高。但環(huán)境的變化總是比材料快，如果材料在測試環(huán)境變化之前沒有與測試環(huán)境達到平衡，那么材料就不會達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)(如圖1 所示)。所有材料都有一個與周圍變化的測試環(huán)境相適應的變化速度，所以很可能在相同測試中，有的材料能與周圍環(huán)境達到平衡，而有的則不能。有的材料不能完全達到穩(wěn)定狀態(tài)。

如果測試材料不能達到穩(wěn)定狀態(tài)，與周圍環(huán)境達到平衡，那么環(huán)境的作用很難深入材料內(nèi)部，因此，短時間的測試只會影響材料的表面。為了測試環(huán)境能夠影響樣品的內(nèi)部，有必要延長測試時間，以使整個材料都受到環(huán)境條件的影響(如圖2 所示)。

這種差別可以用術語“試驗箱因素”來概括。這意味著老化試驗箱內(nèi)測試條件的變化不能與戶外的相匹配，除非測試循環(huán)的時間和轉(zhuǎn)變速度與戶外的一樣。如果變化條件與戶外的不一樣，那么對材料的影響也不一樣。

根據(jù)以上分析可以得出以下推論：首先，因為戶外變化因素很多，而且測試循環(huán)時間相差太大，老化試驗箱不能完全模擬戶外條件的復雜性;其次，加速老化試驗與戶外暴露試驗可能會得出不同的結(jié)果。