在汽車、電線電纜、建筑密封、戶外裝備等行業(yè)，橡膠、塑料等高分子材料長期暴露于復(fù)雜大氣環(huán)境中，極易因光、熱、氧、臭氧等因素發(fā)生老化——表現(xiàn)為龜裂、硬化、褪色、強(qiáng)度下降甚至功能失效。為提前預(yù)判材料壽命、優(yōu)化配方設(shè)計、確保產(chǎn)品可靠性，人工加速老化試驗成為不可或缺的研發(fā)與質(zhì)控手段。其中，臭氧老化測試與紫外（UV）老化測試是兩類針對性極強(qiáng)但常被混淆的試驗方法。本文將從機(jī)理、標(biāo)準(zhǔn)、適用材料及選型策略出發(fā)，系統(tǒng)對比二者差異，為企業(yè)精準(zhǔn)評估材料耐候性能提供科學(xué)依據(jù)。

一、老化機(jī)理對比：臭氧攻擊 vs 紫外降解

? 關(guān)鍵區(qū)別：臭氧老化專攻“含雙鍵橡膠+應(yīng)力”組合；紫外老化泛用于“所有有機(jī)材料+光照”場景。

二、測試標(biāo)準(zhǔn)與方法

1. 臭氧老化測試

• 核心標(biāo)準(zhǔn)：

• ISO 1431-1 / GB/T 7759.1

• ASTM D1149（靜態(tài)） / ASTM D1171（動態(tài)）

• 測試條件：

• 臭氧濃度：25–300 pphm（常用50 pphm）

• 溫度：通常40°C

• 拉伸應(yīng)變：5%、10%、20%（根據(jù)產(chǎn)品使用狀態(tài)設(shè)定）

• 暴露時間：24h、48h、96h 或至出現(xiàn)裂紋

• 判定方式：目視或顯微鏡觀察裂紋等級（0級無裂，4級嚴(yán)重開裂）

2. 紫外老化測試

• 核心標(biāo)準(zhǔn)：

• ISO 4892-3 / GB/T 16422.3（熒光紫外燈）

• ASTM G154（UV-B/UV-A燈管）

• SAE J2020（汽車內(nèi)飾）

• 常用燈管類型：

• UV-A 340：模擬315–400 nm日光，最接近戶外太陽光譜

• UV-B 313：強(qiáng)化短波紫外線，加速老化但可能失真

• 典型循環(huán)：

• 光照（60°C） + 冷凝（50°C高濕）交替

• 常見周期：4h UV + 4h 冷凝，持續(xù)數(shù)百至數(shù)千小時

• 評估指標(biāo)：色差（ΔE）、拉伸強(qiáng)度保持率、表面粉化等級、光澤度損失

三、選型實戰(zhàn)：如何為產(chǎn)品匹配老化測試？

場景1：汽車門窗密封條（EPDM材質(zhì)）

• 環(huán)境：長期戶外暴曬 + 雨淋 + 臭氧

• 分析：EPDM耐臭氧優(yōu)異，但易受UV影響粉化

• 測試方案：QUV紫外老化 1000h + 色牢度評估

場景2：發(fā)動機(jī)艙內(nèi)橡膠管（NBR材質(zhì)）

• 環(huán)境：高溫 + 臭氧 + 油污，存在裝配拉伸應(yīng)力

• 分析：NBR含雙鍵，極易臭氧開裂

• 測試方案：臭氧老化（50 pphm, 20%拉伸, 72h） + 熱空氣老化輔助

場景3：戶外塑料配電箱（ASA/PC合金）

• 環(huán)境：全日照、四季溫變

• 分析：無橡膠成分，無需臭氧測試

• 測試方案：UV-A 340燈管，1500h循環(huán)測試，評估沖擊強(qiáng)度與色差

四、常見誤區(qū)警示

? 誤區(qū)1：“做了UV老化就不用做臭氧測試”
→ 錯！若產(chǎn)品含不飽和橡膠且受應(yīng)力，臭氧開裂可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生，UV無法模擬。

? 誤區(qū)2：“臭氧濃度越高越好”
→ 過高濃度（如>300 pphm）會導(dǎo)致非自然老化模式，失去相關(guān)性。

? 誤區(qū)3：“所有黑色橡膠都耐老化”
→ 炭黑確實能吸收UV并抑制臭氧反應(yīng)，但配方和工藝決定最終性能，仍需驗證。

? 誤區(qū)4：“實驗室老化=實際壽命”
→ 加速老化僅用于相對比較或通過/失敗判定，不可直接換算戶外年限。

五、結(jié)語

臭氧老化與紫外老化并非“二選一”，而是針對不同材料失效機(jī)制的互補(bǔ)工具。明智的做法是：

• 先識別材料化學(xué)結(jié)構(gòu)（是否含C=C雙鍵？）

• 再分析使用環(huán)境（是否有應(yīng)力？是否戶外暴曬？）

• 最后組合測試方案，實現(xiàn)“精準(zhǔn)打擊”式驗證

唯有如此，才能在研發(fā)階段有效規(guī)避老化風(fēng)險，在市場中贏得“經(jīng)久耐用”的口碑。對于關(guān)鍵部件，建議建立“材料數(shù)據(jù)庫+老化圖譜”，將經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為企業(yè)核心競爭力。

延伸建議：高端應(yīng)用可結(jié)合氙燈老化（全光譜模擬）與熱氧老化，構(gòu)建更全面的耐候性評估體系。