節(jié)能、提高質(zhì)量和功能、節(jié)約用材、簡化工藝越來越成為汽車制造行業(yè)關(guān)注的焦點，汽車塑料化已成為解決上述問題的重要技術(shù)途徑之一，且成為發(fā)展的大趨勢。塑料件由普通的裝飾件和軟墊逐步向結(jié)構(gòu)件和功能件轉(zhuǎn)變，如塑料保險杠、儀表板、燃油箱等。越來越多的高分子材料在汽車生產(chǎn)制造中發(fā)揮著重要作用，高分子材料的老化測試技術(shù)也相應(yīng)地倍受重視。

1.基本老化因素

汽車用高分子材料老化降解的三個主要氣候因素為：日光輻射、水(濕度)和溫度。其中不僅有數(shù)量的問題，各參數(shù)的質(zhì)量也是一個很重要的因素。不同波長的日光對高分子材料會造成不同程度的破壞，因為特定的高分子材料只吸收特定波長的光;材料與水的接觸也分為不同的形式和階段，這些不同將會導(dǎo)致不同的降解過程;溫度的冷熱循環(huán)會產(chǎn)生機械應(yīng)力，特別是對于復(fù)合材料，與長期高溫作用相比，會產(chǎn)生更多類型的降解。而在實際應(yīng)用中，溫度、濕度和輻射三者的作用是不可分割的，它們的協(xié)同作用更增加了研究材料老化的難度。除此之外，當(dāng)然還有很多其他因素，諸如風(fēng)沙、飄塵等。

2.自然老化測試

2.1整車暴曬試驗

整車暴曬是模擬汽車最終使用環(huán)境條件的較好方式。在整車暴曬過程中，所有的材料和零部件的分布跟使用情況保持一致，在老化過程中相互作用，老化速度和類型最接近于實際情況，加速度最小。因此，試驗結(jié)果與實際使用狀況的吻合程度最高。整車進行暴曬試驗時，客戶可以根據(jù)自己的試驗?zāi)康?，對整車的工作狀態(tài)、車頂篷開啟狀態(tài)、車窗開啟狀態(tài)做出要求，一般使擋風(fēng)玻璃面向赤道，并且根據(jù)季節(jié)的不同調(diào)整暴曬角度。暴曬的過程中，車的內(nèi)飾件可能會產(chǎn)生一些揮發(fā)物、滲出物等附著在擋風(fēng)玻璃或其他部件上，因此，需要定時清洗。暴曬周期一般不少于兩年，暴曬后要對材料產(chǎn)生的缺陷如顏色變化、光澤降低、分層、翹曲、滲出物等進行檢查評價。目前常用的整車暴曬標(biāo)準(zhǔn)有ASTM G7、ISO 877，另外FORD、VW等各大汽車制造商都有自己的整車暴曬試驗標(biāo)準(zhǔn)。

2.2材料及零部件暴曬

汽車用材料及零部件暴曬是最為廣泛的汽車材料試驗方法，最常用就是直接靜態(tài)暴露，如塑料樣板、儀表板、保險杠等部件。暴曬的方式又可以分為有背板、無背板、黑箱暴曬等。有背板暴曬由于限制了樣品背面的空氣流通而使樣品的溫度較高;暴曬的角度通常為5°、45°和90°等。暴曬角度的選擇通常是模擬材料或者零部件在車身實際的安裝使用位置，如門板經(jīng)常采用90°暴曬，而儀表板則采用5°暴曬。為了加速暴曬試驗，還開發(fā)了跟蹤太陽的暴曬，這樣就確保樣品在一天之內(nèi)最大限度的接受太陽輻射而進行加速。材料及零部件的暴曬是必要的，但有時卻是不夠充分的，因為現(xiàn)在的汽車零部件往往由多種材料復(fù)合構(gòu)成，不同的材料具有不同的老化性能，這就需要將整個部件一起進行測試。例如車頭燈組件，是由塑料件、涂層、光學(xué)元件等構(gòu)成的復(fù)合件，通常我們把它作為一個整體試驗，而不是分別對材料進行試驗。零部件直接暴曬最常用的標(biāo)準(zhǔn)有SAE J1976、SAE J576等，F(xiàn)ORD、GM也都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

對于內(nèi)飾材料和部件需要考慮的另外一個因素是汽車的玻璃系統(tǒng)。汽車內(nèi)飾件包括車頂裝飾、內(nèi)部裝飾、儀表板等制件，座椅及內(nèi)飾面用PVC，儀表板小零件用ABS，車廂內(nèi)飾和方向盤用PP，座椅及內(nèi)襯用PU等材料和部件不再直接暴露于陽光下，而是透過了玻璃的陽光。由于不同玻璃對太陽光的傳導(dǎo)截止點以及對光線的透過率不同，車內(nèi)的光譜能量分布也會不同，隨著汽車玻璃面積的不斷的增加，汽車玻璃對汽車內(nèi)飾件的老化影響越來越突出。如前所述，不同的光譜能量分布會引起汽車內(nèi)飾材料不同方式和程度的破壞，因此在試驗中必須考慮汽車的玻璃系統(tǒng)。圖2展示了不同類型的玻璃對紫外線的透射率

3人工加速老化

鑒于玻璃對自然光的過濾作用，對于內(nèi)飾材料和零部件最科學(xué)的方法是采用玻璃下暴曬。其中有控溫控濕玻璃箱暴曬，該方法主要用于確定汽車內(nèi)飾材料的老化性能，通過采用不同的覆蓋玻璃來模擬各種不同的車用玻璃，并通過一個雙軸跟蹤系統(tǒng)使樣品最大量的接收太陽輻射以加速暴曬。箱內(nèi)溫度白天維持在70℃，夜間溫度為38℃，相對濕度維持在75%，常用試驗標(biāo)準(zhǔn)有SAE J2230、AATCC 181等。

3人工加速老化

3.1氙燈老化

由于氙燈的光譜能量分布比其他人工光源更接近于太陽光，因此成為人工加速試驗的主要光源。另外氙燈的光譜能量分布還可以通過不同的濾鏡組合來進行調(diào)整，以滿足不同的試驗要求，常用的濾鏡組合有石英-硼硅酸鹽濾鏡組合、紫外線吸收涂層-鈉鈣玻璃濾鏡組合等。目前，氙燈老化試驗已成為最為廣泛有效的人工加速光老化試驗方法，最常用的設(shè)備是美國Q-LAB公司研發(fā)的Q-SUN氙燈老化試驗箱，其中的氙弧燈管提供了最真實的全光譜太陽光，能量控點一般為340nm或者是420nm。 試驗機可以同時控制黑板溫度和箱內(nèi)空氣溫度，其中Xe-3系列試驗箱中還設(shè)有可選的噴淋和雙噴，提供了一個潮濕模擬環(huán)境。氙燈暴露的試驗周期主要取決于汽車制造商對于材料的質(zhì)量要求。對于內(nèi)飾件最常用的試驗標(biāo)準(zhǔn)為SAE J2412《使用可控輻照度的氙燈裝置對汽車內(nèi)飾件進行加速曝曬》，而外飾件常用的標(biāo)準(zhǔn)為SAE J2527《使用可控輻照度的氙燈裝置對汽車外飾件進行加速曝曬》。各大汽車制造商也都有自己的試驗規(guī)范和要求.

Q-lab氙燈老化試驗箱

3.2金屬鹵素?zé)?/p>

目前，比較大型的老化測試設(shè)備一般是以金屬鹵素?zé)魹楣庠吹拇笮蜏y試單元，可以進行整車以及大型建筑的人工加速試驗。金屬鹵素?zé)舻墓庾V能量分布跟太陽光譜分布非常相似，特別是在紅外線區(qū)域，其紫外線的截止點為280nm，其試驗標(biāo)準(zhǔn)有DIN 75 220。

3.3碳弧燈

碳弧燈由于其光譜能量分布不如氙燈接近于自然光，且燈管濾鏡需要定時清洗、更換等缺點，已經(jīng)逐漸地被冷落淘汰，在日本的一些標(biāo)準(zhǔn)以及一些紡織品老化標(biāo)準(zhǔn)中還有應(yīng)用，常用的標(biāo)準(zhǔn)包括汽車零部件老化測試標(biāo)準(zhǔn)JIS D0205,建材老化測試標(biāo)準(zhǔn)JIS A1415，日產(chǎn)公司的E_M0135-2008 仍然在采用碳弧燈試驗方法。

汽車作為全天候使用產(chǎn)品，需要考慮的環(huán)境因素很多，除了以上試驗方法外，常用的還有熒光紫外老化試驗，高、低溫老化試驗，腐蝕試驗等試驗方法。汽車材料的耐久性是影響其使用滿意程度的極其重要的因素。汽車材料的劣化，如儀表盤提前破損、增塑劑遷移、保險杠失光、變色等都會使顧客對汽車總體質(zhì)量評價產(chǎn)生負面影響。因此，各大汽車公司都有比較嚴(yán)格的試驗標(biāo)準(zhǔn)，而且同時要求人工試驗和自然暴曬試驗。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車用高分子材料不斷的增加，更多的零部件逐漸發(fā)展成為聚合物、涂層、合成染料、織物、無紡布纖維、玻璃、皮革以及顏料等多種材料的復(fù)合體，而每種材料都有自己特定的色牢度以及老化方式和性能，這就促使人們不斷地研究開發(fā)更科學(xué)更有效的老化測試技術(shù)。各大汽車制造商也都在各種氣候條件下進行了幾十年的自然老化和人工老化試驗，不斷地改進和完善老化試驗方法和技術(shù)。