氙灯老化实验箱是一种模拟自然光照（尤其是太阳光）及其他气候条件（如温度、湿度、降雨等）的加速老化测试设备，主要用于评估材料（如塑料、涂料、纺织品、橡胶等）在长期暴露于户外环境中的耐候性能。其核心工作原理如下：

1. 氙灯光源模拟太阳光谱

• 氙灯：采用高强度的氙弧灯作为光源，通过调整氙灯的功率和滤光系统，模拟太阳光中的紫外（UV）、可见光和红外（IR）光谱（波长范围约290nm~2500nm）。

• 滤光片：

• 选择不同滤光片可模拟不同环境的光谱（如日光、窗玻璃透射光等）。

• 例如：石英滤光片模拟直射阳光，硼硅滤光片模拟透过玻璃的阳光。

2. 环境条件控制

• 温度调节：

• 通过加热系统（如电热管）和制冷系统（如压缩机制冷）控制箱内温度，模拟高温或低温环境（通常范围：10℃~80℃）。

• 湿度控制：

• 通过加湿器（蒸汽或喷雾）和除湿系统调节相对湿度（通常范围：10%~95% RH），模拟潮湿或干燥气候。

• 喷淋系统：

• 周期性喷淋水雾模拟雨水或露水效应，测试材料在干湿交替环境下的性能。

3. 光辐照度控制

• 辐照度传感器：实时监测光强度（通常以W/m?表示），并通过反馈系统调节氙灯功率或滤光片位置，确保光照稳定性。

• 常见标准：

• 如ISO 11341要求辐照度控制在0.51 W/m?（340nm波长处），ASTM G155则可能采用不同波段。

4. 循环测试模式

可编程控制光照、黑暗、喷淋、温湿度等参数的交替循环，模拟昼夜、季节变化或特定气候条件（如沙漠高温强光、热带高湿环境）。

5. 样品老化机制

材料在氙灯照射下发生的光老化反应与自然暴露类似，主要包括：

• 紫外光降解：UV波段引发聚合物链断裂、氧化。

• 热老化：红外辐射导致材料热膨胀或热裂解。

• 水解反应：湿度加速某些材料（如涂料）的水解失效。

应用场景

• 行业：汽车（外饰件耐候性）、建筑（涂料抗老化）、光伏（组件耐久性）等。

• 标准：ASTM G155、ISO 4892-2、SAE J2527等。

优势 vs. 自然暴露

• 加速性：几周或几个月模拟数年户外老化。

• 可重复性：精确控制条件，避免自然环境的随机性。

通过这种综合模拟，氙灯老化箱能快速预测材料的寿命和性能衰减趋势。