在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，非金屬材料的應(yīng)用已無處不在：從儀表板、門板、中控臺、座椅表皮到保險(xiǎn)杠、格柵、車燈外殼，塑料、皮革、織物、橡膠和復(fù)合材料構(gòu)成了汽車內(nèi)飾與外飾的主體。它們不僅決定了車輛的美觀、舒適和人機(jī)交互體驗(yàn)，更承擔(dān)著重要的功能與安全角色。

然而，這些材料長期暴露在嚴(yán)苛的自然環(huán)境中，尤其是強(qiáng)烈的太陽光輻射和由此產(chǎn)生的高溫，是導(dǎo)致其老化、劣化的最主要因素。陽光中的紫外線（UV）會破壞高分子鏈，高溫會加速化學(xué)反應(yīng)和物理形變，兩者協(xié)同作用，極易引發(fā)材料變色、失光、龜裂、粉化、脆化、變形和氣味釋放，嚴(yán)重影響車輛的品質(zhì)感、使用壽命和駕乘安全。為了確保汽車非金屬部件在漫長生命周期內(nèi)的可靠性，高溫暴曬老化測試成為汽車研發(fā)與質(zhì)量控制中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、 為何汽車非金屬材料必須進(jìn)行高溫暴曬測試？

1. 極端使用環(huán)境： 汽車停放在烈日下時(shí)，儀表板表面溫度可達(dá)80°C以上，車內(nèi)空氣溫度可超過60°C。這種“溫室效應(yīng)”遠(yuǎn)超材料常規(guī)使用溫度。

2. 光化學(xué)降解： 太陽光中的紫外線（特別是290-400nm波段）能量高，能直接打斷塑料、橡膠、染料等分子的化學(xué)鍵，導(dǎo)致材料黃變、粉化、強(qiáng)度下降。

3. 熱氧老化： 高溫加速了材料與氧氣的反應(yīng)（氧化），使材料變硬、變脆，失去彈性。

4. 綜合應(yīng)力： 暴曬過程是光、熱、濕、氧等多種因素的協(xié)同作用，其破壞力遠(yuǎn)大于單一因素。

5. 功能與安全風(fēng)險(xiǎn)： 材料老化可能導(dǎo)致：

• 內(nèi)飾： 儀表板開裂、中控屏反光、皮革脫落、釋放有害揮發(fā)物（VOC）和異味。

• 外飾： 保險(xiǎn)杠褪色、燈罩霧化、密封條失效導(dǎo)致漏水漏風(fēng)。

• 結(jié)構(gòu)件： 強(qiáng)度下降，影響碰撞安全。 




二、 高溫暴曬測試的核心方法


6. 汽車非金屬材料的高溫暴曬測試主要分為兩大類：自然曝曬和人工加速老化。

7. 1. 自然曝曬測試（Real-World Exposure）

8. 原理： 將材料試樣或整車直接放置在特定氣候條件的戶外曝曬場（如中國海南、美國亞利桑那州、佛羅里達(dá)州），經(jīng)受真實(shí)的日光、雨、露、溫度和濕度循環(huán)。

9. 優(yōu)勢： 環(huán)境最真實(shí)，結(jié)果與實(shí)際使用相關(guān)性最高。

10. 劣勢： 周期極長（通常需要1-3年），受季節(jié)和天氣影響大，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性差，無法滿足快速研發(fā)需求。

11. 應(yīng)用： 常用于最終驗(yàn)證、建立人工加速試驗(yàn)與自然老化之間的相關(guān)性模型。

12. 2. 人工加速老化測試（Accelerated Laboratory Testing）

13. 這是目前汽車行業(yè)內(nèi)最主流、最高效的測試方法，通過實(shí)驗(yàn)室設(shè)備模擬并強(qiáng)化自然環(huán)境中的關(guān)鍵應(yīng)力，大幅縮短測試周期。

14. (1) 氙燈老化測試（Xenon Arc Weathering）

15. 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)： ISO 4892-2, SAE J2527, GMW 3420, VW PV 3929 等。

16. 設(shè)備： 氙燈老化試驗(yàn)箱。

17. 原理： 氙弧燈的光譜能量分布（SPD）最接近全波段太陽光（含UV、可見光、紅外線），能全面模擬日光的綜合效應(yīng)。

18. 典型循環(huán)：

1. 光照+高溫高濕： 模擬白天暴曬。

2. 噴淋： 模擬降雨，考核材料的耐水性和熱沖擊。

3. 黑暗+冷凝： 模擬夜間，高濕冷凝環(huán)境。

19. 優(yōu)勢： 光譜真實(shí)，試驗(yàn)結(jié)果與戶外曝曬的相關(guān)性最好，尤其適合評估顏色變化、光澤度損失和整體老化行為。

20. 應(yīng)用： 廣泛用于汽車內(nèi)外飾件、紡織品、皮革的耐候性測試。

21. 
    

22. (2) 熒光紫外燈老化測試（QUV）

    標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)： ISO 4892-3, ASTM G154 等。

    設(shè)備： QUV紫外老化試驗(yàn)箱。

    原理： 使用熒光紫外燈管（UVA-340或UVB-313），主要發(fā)射導(dǎo)致材料降解的高能紫外線（300-400nm）。UVA-340模擬日光截止點(diǎn)以上的UV光譜；UVB-313則老化速度更快。

    典型循環(huán)：

• UV照射+高溫： 強(qiáng)力紫外輻射。

• 冷凝+黑暗： 表面形成水膜，模擬露水。

    優(yōu)勢： 設(shè)備成本較低，老化速度快，特別擅長考核材料的抗紫外降解能力（如黃變、粉化）。

    應(yīng)用： 常用于快速篩選材料、質(zhì)量控制，或作為氙燈測試的補(bǔ)充。

    (3) 高溫烘箱老化測試（Thermal Aging）

    標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)： ISO 188, ASTM D573 等。

    設(shè)備： 熱空氣老化試驗(yàn)箱。

    原理： 在無光照的恒定高溫下（如85°C, 105°C, 125°C）對試樣進(jìn)行長時(shí)間烘烤。

    目的： 單獨(dú)考核材料在高溫下的熱氧老化性能，評估其長期熱穩(wěn)定性。

    應(yīng)用： 常用于發(fā)動機(jī)艙附近的塑料件、電線絕緣層等對耐熱性要求高的部件。

三、 測試流程與評估

1. 樣品準(zhǔn)備： 從零部件上取樣或制作標(biāo)準(zhǔn)試片，確保與量產(chǎn)件材料、工藝一致。

2. 狀態(tài)調(diào)節(jié)： 在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度下放置。

3. 試驗(yàn)設(shè)置： 根據(jù)材料位置（內(nèi)飾/外飾）、車型定位和客戶標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的測試標(biāo)準(zhǔn)、循環(huán)程序、總時(shí)間（如1000小時(shí)、2000小時(shí)）、輻照度、溫度等。

4. 試驗(yàn)執(zhí)行： 將樣品放入老化箱，開始自動循環(huán)。

5. 定期檢查： 按規(guī)定時(shí)間點(diǎn)取出樣品評估。

6. 結(jié)果評估：

• 色差（ΔE）： 使用分光光度計(jì)測量老化前后顏色變化，要求ΔE < 1.5 或 3.0（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)）。

• 光澤度損失： 測量60°光澤度，計(jì)算損失率。

• 力學(xué)性能： 測試?yán)鞆?qiáng)度、斷裂伸長率等，評估脆化程度。

• 外觀評級： 目視或放大鏡檢查龜裂、起泡、粉化、剝落、變形等，按ASTM D4214等標(biāo)準(zhǔn)評級。

• 氣味測試： 對內(nèi)飾件進(jìn)行主觀氣味評級（如1-6級）。

• 功能性檢查： 如卡扣的裝配力、按鈕的按壓力等。