George Wypych

（加拿大多倫多化學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室）

摘要：重點(diǎn)論述了材料老化過(guò)程中環(huán)境因素對(duì)老化周期長(zhǎng)短的影響以及造成的原因等。通過(guò)對(duì)人工加速老化及其加速老化和自然老化相關(guān)性的說(shuō)明，進(jìn)一步闡述了可降低這種相關(guān)性的諸多因素，以及這些因素對(duì)老化結(jié)果的影響程度，以便進(jìn)一步研究確定人工加速老化方法的可行性，為材料老化的研究提供了較為具體、實(shí)際的方法和步驟。文中給出了如何遵照ASTM D 632 標(biāo)準(zhǔn)研究確定老化方法的流程圖，需要考慮的因素等等，這對(duì)老化研究工作者提供了有效的捷徑。

關(guān)鍵詞：加速老化；相關(guān)性；壽命預(yù)測(cè)

毫無(wú)疑問(wèn)，在所有關(guān)于氣候老化的討論中被問(wèn)及最多的問(wèn)題是“人造老化儀器運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間相當(dāng)于自然環(huán)境中的一年？”如果有人說(shuō)：“該問(wèn)題的準(zhǔn)確答案是1 200 h”。你可能會(huì)問(wèn)他們更多的技術(shù)問(wèn)題及一些常識(shí)問(wèn)題，來(lái)解我們所在環(huán)境中的所有能使其變化的因素。相反，如果有人回答：“我不知道?！蹦憧赡苁紫认氲剿ㄙM(fèi)金錢和時(shí)間做人工老化試驗(yàn)是很愚蠢的。如果這個(gè)問(wèn)題使在氣候方面知識(shí)淵博、經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員們也感到為難，他們也許會(huì)說(shuō)：“那得看在何種情況下。”也許，這才是正確的答案。

相關(guān)性與加速老化的定義

在材料耐久性方面，加速老化是指與傳統(tǒng)的室外老化相比，使用自然加快或?qū)嶒?yàn)室人工方法快速地完成試驗(yàn)。這通常被表述為在同樣使材料特性發(fā)生特定改變的情況下，自然環(huán)境曝曬所用的時(shí)間與在加速條件下使用的時(shí)間之比。相關(guān)性可以被定義為使用某種人工環(huán)境方法得出的結(jié)果與實(shí)際環(huán)境或使用環(huán)境效果趨同的能力。這種結(jié)果當(dāng)然是指在曝曬中材料產(chǎn)生的變化。這些變化可能是機(jī)械的或外觀的改變，例如失去光澤、變色，拉伸性能的改變等，也可以是化學(xué)變化，這些變化可以用紅外分光光度測(cè)定法，電子自旋共振，或化學(xué)熒光法測(cè)出。相關(guān)性可用逆向分析法、Pearson 或Spearman相關(guān)系數(shù)、或Pair Error 分析法量化導(dǎo)出。

一個(gè)加速老化相關(guān)性的舉例

也許能夠形象地描述在進(jìn)行過(guò)度加速氣候老化試驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)生什么的最好方法是講那個(gè)雞和蛋的故事。但不是傳統(tǒng)的“先有雞還是先有蛋？”的問(wèn)題。比如，一個(gè)雞蛋，我們知道雞蛋在35℃的環(huán)境中約21 d 就會(huì)孵化出

小雞。這與在自然環(huán)境中測(cè)試材料的耐久性很相似。當(dāng)然不少材料工程師都強(qiáng)調(diào)“我不能等那么長(zhǎng)時(shí)間出結(jié)果！！”但是如果我們?cè)噲D加速小雞的孵化而把雞蛋放置在180℃的環(huán)境中約中5 min，我們得到的是一個(gè)煎蛋而不是一只小雞！現(xiàn)在我們知道在雞與蛋的故事中加速孵化的結(jié)果，但是我們有時(shí)會(huì)忘記在我們做加速氣候老化試驗(yàn)時(shí)也可能發(fā)生同樣的事。以下是幾個(gè)降低相關(guān)性的因素：