国帅
上海逸测检测技术服务有限公司 上海市201814
摘要：随着我国经济、科技的快速发展，汽车所使用的高分子材料在不断更新和完善，以改善原有影响老化速度快、使用寿命短的汽车可持续发展的因素。通过最新研究的进展，对整个汽车的材料、零部件、整车设计进行创新和完善，缓解自然老化和人工加速老化的速度，同时也针对汽车内部饰品和外部装饰品在不同使用环境下进行试验标准的研究，能够为汽车的发展带来更好的经济效益。
关键字：汽车、高分子材料、老化测试技术、研究进展
一、前言
目前汽车行业工艺发展前景一片向好，在节能、质量、功能、耗材等方面都成为制造行业关注的焦点。同时汽车塑料化已经成为重要的研究方向之一，能够有效针对汽车结构、功能件等进行简化，并提高使用性能，充分发挥各零部件的作用，提高对于汽车塑料化安全性能的重视程度。因此高分子材料在应用于老化测试技术的研究和进展中十分关键，通过对个老化因素、老化条件、老化改进模式的一一探讨，带来更好的发展前景。
二、基本老化因素
经研究，汽车高分子材料的老化因素主要包括日光照射、温度和湿度等，这些外在因素都可以对高分子材料造成不同程度的破坏，由于特定的高分子材料只能吸收特定波长的光，在与空气中的水分接触后，会发生不同的作用方式，从而导致高分子材料降解。同时不同的冷热循环也会产生机械应力的差异，在这三者的作用下会增加研究高分子材料老化因素的难度，需要综合性考虑这三个因素的共同作用下以提高老化实验的精准度和可靠性。
2.1日光辐射
太阳光到达地球表面的光照幅度主要分为三个波段，波长范围在295到300纳米之间。主要包括紫外线、可见光和红外线这三类，其中紫外线在这三类中占比最小，但对汽车高分子材料老化的影响因素却最为关键。这部分光波长短、能量高，破坏油漆、塑料等分子化学材料的几率较大，会引起高分子材料的极速老化，在实际研究日光辐射影响因素的过程中，需要有效考虑紫外线的光谱能量分布，尽可能将研究中光谱长度与紫外线相类似来提高研究效果。
2.2温度
温度能够有效反应高分子材料在空气环境中的降解速度，在较高温度下分子活跃度较高，反应速度增快，同时还容易导致挥发、牵引、渗出等现象。在实际汽车应用过程中内部材料的实际温度比外部饰品的实际温度要更高，因此需要合理考虑高温条件下的汽车高分子材料使用条件，以避免零部件受高温作用而丧失使用功效。
2.3湿度
湿度能够与高分子材料产生各种物理、化学作用，如溶解冰冻作用、水的脱合作用等，都会使高分子材料的内部应力遭到破坏，同时水分还可以作为反应溶剂、PH的调节剂，直接能够参与到高分子材料的老化、氧化等过程当中，是必不可少的一种研究介质。
三、自然老化测试
3.1整车暴晒
整车暴晒是自然老化措施过程中一种最佳的使用方法，能够模拟汽车实际使用条件，在曝晒过程中所有材料、零部件的老化速度接近实际使用情况，因此实验结果与实际情况吻合程度和匹配程度较高。目前各大汽车制造商都有自己的暴晒实验标准，能够提高汽车实验的应用效果，在全天候区域的跟踪下加速暴晒实验的运转速度。同时美国气候服务集团发明了一种太阳跟踪转盘，这种装置能够有效转动平板，根据内部旋转中心切线的小脚轮可以跟随太阳变化来实时追踪汽车高分子材料受不同太阳光线强度的影响，分析实际汽车暴晒实验下阴影控制比例，能够极大的提高内饰品和外饰品在目标暴晒区域下最大辐射量计算的精准度和科学性。
3.2零部件暴晒
零部件暴晒是广泛应用于汽车高分子材料老化测试技术中的一项重要实验方法，最主要的是采用直接静态暴晒的方式，针对汽车的仪表盘、方向盘、保险杠进行暴晒实验，主要分为背板暴晒和无背板暴晒。
背板暴晒能够有效局限试验背面的空气流通速度和试验温度，暴晒角度通常分为5度、45度、90度，选择方式主要与暴晒材料本身对于光照的承受能力以及实际使用过程中车辆本身所承受光照的角度所决定的。例如门板经常会采用90度暴晒的方式，而仪表板主要采用的是5度暴晒的方式。为加速实验进程，推动实验进展还可以通过跟踪太阳暴晒的形式，确保试验样品在一天内能够最大限度的接受太阳辐射，加速老化，推动研究进展，能够更快捷的获得实验结果。
3.2.1内饰材料(零部件)的老化
零部件的内部饰品所需要考虑零件老化的一大重要因素就是玻璃系统太阳光长时间的照射玻璃会由于透光率和波长节点值不同而导致光谱能量的分布发生改变和破坏，因此老化试验过程中必须将汽车玻璃系统纳入考量实验范围内，主要通过紫外线、透光率的实验来跟踪调查车用玻璃最大接受太阳辐射的强度，同时根据内饰老化速度来采用控温、控湿玻璃以应对暴晒的形式，加速暴晒进程。白天车内箱体温度高达70摄氏度，夜间38摄氏度，相对湿度维持在75%，这些都是能够推动内部材料老化进程研究的重要数据。
3.2.2汽车仪表板、面板等内饰件的老化
目前根据不同暴晒实验的使用需求，还可以通过IP或DP箱暴晒形式来采用动态结合，采用跟踪太阳的方式，暴晒角度一般分为45度和51度，同时整个箱体是密闭的，通过特定玻璃的作用下配备温度计、传感器、调节器、风扇等装置，箱内温度可以达到102摄氏度或110摄氏度左右，模拟汽车在最热情况下的温度承载上限。同时，车内装饰材料的安装位置不同也会产生不同的使用条件，不同材料和部件也会有不同的温度上限，因此在实际暴晒实验过程中，不同生产商的零部件、内饰品等差异都有着自己的实验要求和规范制度。通过不断研究和调查发现，我国目前应采用根据多面镜子自然反光照射到实验材料样板上的原理来增强光线强度，达到数倍，与自然光强度和幅度类似，从而加速暴晒进程，实现全天候、多角度跟踪太阳的作用，同时配备风扇降温的目的，已经实现较为广泛的应用前景。
四、人工加速老化
人工加速老化的方法有很多，不光氙灯老化、金属卤化物光源老化、碳弧灯老化，还有荧光紫外老化试验、高低温老化试验、腐蚀试验等。
4.1氙灯老化
氙灯老化应用于人工加速老化的阳光暴晒分析实验的过程中，能够让人造光源更接近于太阳光光谱能量分布，也更等同于紫外线的光谱能量分布，在人工加速老化进程的应用过程中十分广泛，有效采用硼硅-酸盐滤镜组合来实现不同滤镜成分的调和，以提高实验中对于不同材料制造商的质量需求和应用环境。
4.2金属卤化物光源老化
金属卤素灯的光谱能量分布与太阳光光谱分布，特别是在红外线区域，十分相近，主要用于研究大气中红外线对于车内饰品、零部件影响的探究过程当中，同时紫外线截至点在280纳米，可以充分应用于大型测试单元的使用场景，对大型车辆及整车、整个大型建筑的人工加速暴晒实验进程中应用十分广泛。
4.3碳弧灯老化
碳弧灯老化的光谱能量分布不如氙灯老化那样更加接近自然光，也不如金属卤化物中红外线区域更为广泛，同时还需要定期对灯管滤镜进行清洗、更换等缺点，以逐渐被暴晒实验研究制造厂商所淘汰，但这类老化实验方法还在日本等国家中有一些应用。
五、总结
总的来说，随着我国汽车行业的不断发展，应用范围和使用场景逐渐扩宽，高分子材料的应用效果逐渐凸显，更多零部件也成为聚合物、涂层、合成燃料、无纺布、纤维玻璃等多种材料的聚合体和复合体。在研究和发展的过程中发现每种材料都有着自己的暴晒实验特点及老化防治和性能，因此通过不断研究和发展，能够开发出更科学、有效、完善的老化试验测试技术，选取更符合制造商使用标准和温度需求的汽车内饰品和外饰品。通过长期自然老化和人工加速老化实验的过程中不断改进方法和技术，完善汽车高分子材料的各个组成部分，带来更好的社会效益。
参考文献
[1]高分子材料人工加速光老化.谭红香; 段星春.材料导报.2013(11)
[2]高分子材料实验室老化试验技术详解.颜景莲.电子世界.2013(02)