當(dāng)前的老化測(cè)試有2種，即戶外曝曬和實(shí)驗(yàn)室加速。實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試是在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，通過(guò)可控的人工光源，模擬老化條件實(shí)現(xiàn)的，測(cè)試條件需進(jìn)行人工控制;而自然曝曬則在戶外進(jìn)行，采用自然光源，但所有的曝曬參數(shù)都不可控。人們面臨的選擇是：到底是選擇快速、可控的模擬條件下的實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試，還是選擇緩慢、不可控的真實(shí)的曝曬測(cè)試?大多數(shù)人選擇了加速而非真實(shí)性。

當(dāng)決定采用哪種類型的測(cè)試方法時(shí)，可能會(huì)有很多“心理”因素在潛意識(shí)里影響人們的判斷。為了選擇一種更加有效、可靠的測(cè)試方法，需先了解一些老化謬論。

1 2種測(cè)試方法的對(duì)比

1.1 老化謬論

謬論1：加速測(cè)試可100%重復(fù)。事實(shí)是，加速測(cè)試也像其它測(cè)試一樣，會(huì)發(fā)生變化。在真實(shí)的加速老化測(cè)試中，甚至是測(cè)試條件控制得較好的測(cè)試中，測(cè)試結(jié)果也會(huì)發(fā)生很大的變化，同一臺(tái)設(shè)備的重復(fù)測(cè)試和不同實(shí)驗(yàn)室之間的再現(xiàn)性測(cè)試都會(huì)存在很大不同。ASTM G03分委會(huì)在20世紀(jì)90年代做過(guò)一個(gè)重要的對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)幾臺(tái)設(shè)備的測(cè)試結(jié)果之間存在高達(dá)30%的差異。正確的操作會(huì)使差異變小，但不能完全消除。

謬論2：任何形式的老化都是好的。事實(shí)上，錯(cuò)誤的老化模式會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的老化結(jié)果。如果加速測(cè)試不能再現(xiàn)真實(shí)使用環(huán)境或戶外測(cè)試的老化模式，那么它就不可取。例如，如果一種涂料在戶外通常顯示中等粉化，而在加速測(cè)試中顯示嚴(yán)重開裂，這說(shuō)明發(fā)生了不同的老化機(jī)制，那么測(cè)試結(jié)果也就毫無(wú)意義。加速測(cè)試必須產(chǎn)生與戶外測(cè)試相同的老化類型。

謬論 3：戶外老化需要 5 a 才能得到有用的數(shù)據(jù)。事實(shí)上，戶外測(cè)試可在12個(gè)月內(nèi)得到有用數(shù)據(jù)。也許需要等5 a來(lái)得到5 a的老化效果，但是很多有用的數(shù)據(jù)可在曝曬的前12個(gè)月得到，如區(qū)分質(zhì)量好和質(zhì)量差的材料。根據(jù)正確的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和大量的評(píng)估，曝曬12個(gè)月就可以得到有意義的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以極大地增加加速測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度。

謬論4：老化測(cè)試數(shù)據(jù)是絕對(duì)的。事實(shí)是，單一的測(cè)試不會(huì)給出理想的相關(guān)性。有很多材料測(cè)試方法要求曝曬單一的測(cè)試樣品，并設(shè)定一個(gè)合格或不合格的界線。例如：樣品的顏色發(fā)生變化，若把ΔE * 達(dá)到3.0作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，那么如果值是2.9，樣品就合格;如果是3.1，樣品就不合格。然而測(cè)色儀之間也存在差異，這些差異使得當(dāng)ΔE * <1時(shí)，比較顏色變化是毫無(wú)意義的;而且一般目視的分辨力也不會(huì)好于 ΔE * =1.0。

謬論5：等級(jí)數(shù)據(jù)是無(wú)效的。事實(shí)是，如果正確應(yīng)用，等級(jí)數(shù)據(jù)是非常有用的。有一種說(shuō)法：非量化的統(tǒng)計(jì)(如排序)是無(wú)用的，因?yàn)樗鼈儧](méi)有使用有說(shuō)服力的技術(shù);但當(dāng)正確應(yīng)用，等級(jí)數(shù)據(jù)可用于證明老化測(cè)試中的許多猜想。在目測(cè)評(píng)估中得出的數(shù)字評(píng)級(jí)非常有用 。

1.2 加速測(cè)試的弊端及戶外測(cè)試的重要性

測(cè)試中遇到的問(wèn)題是，許多公司只選擇加速老化測(cè)試，戶外測(cè)試要么排在第2位，要么根本不考慮。新材料進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間壓力迫使縮減研發(fā)周期，這也是影響材料進(jìn)行戶外暴露測(cè)試的一個(gè)方面?，F(xiàn)在很多產(chǎn)品的研發(fā)只是根據(jù)加速測(cè)試的結(jié)果，許多標(biāo)準(zhǔn)也認(rèn)可只有加速測(cè)試結(jié)果的材料。

只進(jìn)行加速測(cè)試會(huì)帶來(lái)無(wú)法預(yù)料的問(wèn)題。材料根據(jù)人造氣候條件進(jìn)行研發(fā)，按照一個(gè)測(cè)試循環(huán)，重復(fù)研發(fā)、測(cè)試，最終的結(jié)果是材料能夠經(jīng)受住一個(gè)模擬且可控制的環(huán)境;這可能會(huì)導(dǎo)致材料在實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試中合格，而在最終使用環(huán)境中失效。

加速測(cè)試用于預(yù)測(cè)戶外測(cè)試時(shí)不是 100%可靠。在老化測(cè)試領(lǐng)域，具有優(yōu)秀相關(guān)性的測(cè)試方法是可望而不可及的。相關(guān)系數(shù)不能從一種材料應(yīng)用到另一種材料，或者從一種戶外氣候應(yīng)用到另一種戶外氣候。如果確信加速測(cè)試與戶外測(cè)試的相關(guān)性，那么當(dāng)與一種新的氣候條件進(jìn)行比較時(shí)，還需要重新進(jìn)行戶外測(cè)試。而且，即使是任何條件都未改變的重復(fù)測(cè)試，也會(huì)得出不同的結(jié)果。因此，欲確定材料的真正耐候性時(shí)，只進(jìn)行加速測(cè)試是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

老化測(cè)試的目的在ASTM G113中的描述如下 ：戶外測(cè)試和加速測(cè)試結(jié)果的一致性。因此，加速測(cè)試的結(jié)果應(yīng)該與戶外測(cè)試的結(jié)果相匹配。針對(duì)這個(gè)難題，人們大部分的研究精力放在了加速測(cè)試上，但是很顯然，獲得相關(guān)性的關(guān)鍵因素是戶外測(cè)試。沒(méi)有戶外測(cè)試作基準(zhǔn)，就無(wú)法與加速測(cè)試進(jìn)行比較。

1.3 經(jīng)濟(jì)分析

許多公司不愿意做戶外測(cè)試的一個(gè)主要原因是測(cè)試費(fèi)用，認(rèn)為老化測(cè)試費(fèi)用太高;但更應(yīng)該考慮不做戶外測(cè)試的損失有多大。

表1是典型的戶外測(cè)試費(fèi)用(提供測(cè)試服務(wù)的商業(yè)機(jī)構(gòu)不同，測(cè)試費(fèi)用可能不同)與不做戶外測(cè)試而造成的損失之間的比較。不做戶外測(cè)試，雖然每年可節(jié)省1 000美元的測(cè)試費(fèi)，但是可能會(huì)危及公司的聲譽(yù)及造成數(shù)百萬(wàn)美元的質(zhì)保賠償，甚至使公司被起訴。與不做測(cè)試帶來(lái)的損失相比，戶外老化測(cè)試的小投資顯然是相當(dāng)劃算的。

1.4 測(cè)試條件對(duì)比

很多報(bào)告顯示，相關(guān)性差的一個(gè)原因是加速老化測(cè)試的試驗(yàn)參數(shù)與戶外環(huán)境有所不同。表2列出了大部分加速老化測(cè)試設(shè)備中都包含的3個(gè)老化試驗(yàn)的基本要素，試驗(yàn)箱中可以對(duì)這3個(gè)基本要素進(jìn)行循環(huán)設(shè)置，但還有很多測(cè)試條件無(wú)法實(shí)現(xiàn)。表2還列出很多影響戶外老化測(cè)試結(jié)果的其它因素，每種因素都可能影響加速測(cè)試和戶外測(cè)試之間的相關(guān)性。

此外，戶外測(cè)試是每天進(jìn)行1個(gè)復(fù)雜的循環(huán)，而加速老化測(cè)試是每天進(jìn)行多重、復(fù)雜的重復(fù)循環(huán);因此，戶外測(cè)試和加速測(cè)試共同的影響因素的循環(huán)時(shí)間也不同，見(jiàn)表3。

1.5 測(cè)試循環(huán)速度對(duì)比

與戶外測(cè)試每天只有1個(gè)循環(huán)相比，加速測(cè)試每天可能有多達(dá)12個(gè)的完整循環(huán)。循環(huán)測(cè)試環(huán)境比單一不變的測(cè)試條件更為嚴(yán)酷，測(cè)試條件從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)會(huì)使材料更易發(fā)生老化;因此，更快地經(jīng)歷循環(huán)測(cè)試，材料會(huì)加速老化，這是由于材料經(jīng)受了更多這種測(cè)試條件狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。然而，這一規(guī)律可能與事實(shí)相符，也可能與事實(shí)相悖。

當(dāng)測(cè)試條件變化時(shí)，材料會(huì)試圖與周圍環(huán)境達(dá)到平衡。例如，如果材料是濕的，而環(huán)境是干的，材料就會(huì)變干;另一個(gè)例子是，如果將溫度低的材料放在溫度高的環(huán)境中，它的溫度也會(huì)慢慢升高。但環(huán)境的變化總是比材料快，如果材料在測(cè)試環(huán)境變化之前沒(méi)有與測(cè)試環(huán)境達(dá)到平衡，那么材料就不會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)(如圖1所示)。所有材料都有一個(gè)與周圍變化的測(cè)試環(huán)境相適應(yīng)的變化速度，所以很可能在相同測(cè)試中，有的材料能與周圍環(huán)境達(dá)到平衡，而有的則不能。有的材料不能完全達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

如果測(cè)試材料不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，與周圍環(huán)境達(dá)到平衡，那么環(huán)境的作用很難深入材料內(nèi)部，因此，短時(shí)間的測(cè)試只會(huì)影響材料的表面。為了測(cè)試環(huán)境能夠影響樣品的內(nèi)部，有必要延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，以使整個(gè)材料都受到環(huán)境條件的影響(如圖2所示)。

這種差別可以用術(shù)語(yǔ)“試驗(yàn)箱因素”來(lái)概括。這意味著老化試驗(yàn)箱內(nèi)測(cè)試條件的變化不能與戶外的相匹配，除非測(cè)試循環(huán)的時(shí)間和轉(zhuǎn)變速度與戶外的一樣。如果變化條件與戶外的不一樣，那么對(duì)材料的影響也不一樣。

根據(jù)以上分析可以得出以下推論：首先，因?yàn)閼敉庾兓蛩睾芏啵覝y(cè)試循環(huán)時(shí)間相差太大，老化試驗(yàn)箱不能完全模擬戶外條件的復(fù)雜性;其次，加速老化試驗(yàn)與戶外暴露試驗(yàn)可能會(huì)得出不同的結(jié)果。

2 加速測(cè)試與戶外測(cè)試的關(guān)系

2.1 加速測(cè)試設(shè)計(jì)

知道加速測(cè)試的缺點(diǎn)后，可以通過(guò)設(shè)計(jì)加速老化測(cè)試程序，而不是把樣品放入任意一臺(tái)有空的加速老化試驗(yàn)箱進(jìn)行曝曬。測(cè)試設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)如下：

1)加速測(cè)試條件和循環(huán)應(yīng)該遵循模擬第一、加速第二的準(zhǔn)則。

2)確定加速測(cè)試條件的極值。例如，最高和最低溫度、最大輻照度、相對(duì)濕度的范圍等。

3)確定材料的響應(yīng)速度：當(dāng)相對(duì)濕度從50%上升到100%時(shí)，材料潮濕的變化速率;以及向相反方向變化時(shí)，材料潮濕的變化速率。

4)根據(jù)材料達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的測(cè)試條件來(lái)確定最短循環(huán)時(shí)間。

5)考慮一個(gè)不均衡的循環(huán)(如SAE J2527)替代重復(fù)測(cè)試條件(如102/18循環(huán))。

6)如果一種測(cè)試方法可以驗(yàn)證某種結(jié)論，測(cè)試應(yīng)該是可重復(fù)的。

7)嚴(yán)酷測(cè)試，增加一種測(cè)試參數(shù)，用于確定加速的限制。

2.2 加速度

當(dāng)模擬試驗(yàn)沒(méi)有加速時(shí)，可以期望獲得100%的一致性。當(dāng)加速作用增加時(shí)，很顯然一致性也會(huì)相應(yīng)降低。在理想的測(cè)試中，希望一致性和加速性之間有直接關(guān)系，但典型的情況是有極限的。當(dāng)加速在一定極限之內(nèi)時(shí)，一致性保持得非常好;但在極限之外時(shí)，一致性就會(huì)下降得很快(如圖3所示)。這是因?yàn)槠渲幸粋€(gè)影響因素超出了臨界點(diǎn)。

2.3 戶外老化

為確定一個(gè)有意義的時(shí)間范圍內(nèi)得到好的數(shù)據(jù)，在測(cè)試開始之前必須正確設(shè)計(jì)戶外測(cè)試。戶外老化程序也需要一些預(yù)先的計(jì)劃。在開始曝曬之前，試驗(yàn)的目的必須明確。通過(guò)給出的以下建議，可以很大程度確保相關(guān)性。

1)盡快開始測(cè)試。

2)使用很多重復(fù)樣。

3)經(jīng)常進(jìn)行評(píng)估。

4)1次試驗(yàn)中至少評(píng)估5次。

5)使用控制樣或參照樣。

6)確定材料老化的基準(zhǔn)。

7)通常需要12到24個(gè)月。

2.4 樣品的排列組合

典型試驗(yàn)材料的變量排列是不均衡的，因此大量原始數(shù)據(jù)需要?jiǎng)h減后分組，得出老化模式。戶外曝曬測(cè)試正確的做法是曝曬盡可能多的樣品，而且測(cè)試越快越好。如果沒(méi)有進(jìn)行正確的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)結(jié)束后收集的多余的試驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)使測(cè)試結(jié)果看起來(lái)很凌亂。例如對(duì)某新測(cè)試方法的預(yù)期評(píng)估，是針對(duì)汽車面漆的測(cè)試。

顏色：紅、藍(lán)、綠、黃、黑、白、灰(7)。

底材：鋼、鋁、塑料(3)。

粘合劑：粘合劑A、粘合劑B(2)。

顏色涂層：反光的、不光滑的、有光澤的(3)。

外涂層：聚酯、硅樹脂(2)。

樣品的數(shù)量是所有參量的乘積，在本例中7× 3 × 2 × 3 ×2 =252。252個(gè)樣品進(jìn)行戶外曝曬測(cè)試被認(rèn)為是中等規(guī)模的測(cè)試，但是對(duì)于很多研究來(lái)說(shuō)，如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試，這組樣品的數(shù)量就太大了。所以需要考慮減少測(cè)試樣品量。從以上樣品中選取部分樣品，計(jì)劃可能如下：3種顏色、2種底材、1 種粘合劑、1種顏色涂層、2種外涂層，總的樣品數(shù)是 3 × 2 × 1 × 1 × 2=12?？梢韵葘?duì)這個(gè)組合進(jìn)行測(cè)試，而且如果測(cè)試結(jié)果好的話，可以進(jìn)一步對(duì)其它樣品進(jìn)行評(píng)估。

2.5 均衡設(shè)計(jì)

樣品的排列組合必須均衡，這樣有利于進(jìn)行有意義的比較。為了得到有意義的結(jié)果，應(yīng)該把單獨(dú)的結(jié)果分組;為了正確地操作，在任何試驗(yàn)中都要標(biāo)出所有樣品的類型。要求如下：

1)每個(gè)試驗(yàn)中的每個(gè)變量;

2)在每個(gè)試驗(yàn)中測(cè)試相同數(shù)量的樣品;

3)在每個(gè)試驗(yàn)中曝曬相同的試驗(yàn)周期;

4)自始至終使用相同的評(píng)估方法。

評(píng)估時(shí)間不必一定均勻分布?？梢栽谠囼?yàn)的前期階段多做幾次評(píng)估。因?yàn)樵谶@一階段，樣品性能可能會(huì)發(fā)生明顯變化。重復(fù)樣的使用非常重要，很多試驗(yàn)只用單一的樣品來(lái)表示每個(gè)試驗(yàn)變量。避免在試驗(yàn)結(jié)束分析數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有足夠多的樣品進(jìn)行曝曬。

2.6 參照材料

參照材料又稱控制材料，是比較加速和戶外測(cè)試的有效工具。參照材料或控制材料的性能已知，可用于檢驗(yàn)加速測(cè)試是否產(chǎn)生與戶外測(cè)試一樣的老化類型。使用參照材料來(lái)比較不同的測(cè)試或曝曬。只有當(dāng)加速測(cè)試產(chǎn)生與戶外測(cè)試相同類型的老化時(shí)，加速測(cè)試的結(jié)果才是有效的。以參照材料發(fā)生的老化程度為試驗(yàn)的終點(diǎn)，可以判斷其它材料的優(yōu)劣。

參照材料的測(cè)試結(jié)果可作為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果。如果知道戶外測(cè)試中參照材料達(dá)到一定程度的老化需要的時(shí)間，那么可以確定達(dá)到相同程度的老化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備需要的時(shí)間。當(dāng)達(dá)到某種變化所需時(shí)間隨著不同試驗(yàn)或曝曬而發(fā)生變化時(shí)，還可以用參照材料的響應(yīng)來(lái)重新設(shè)定測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)短。

另外一種最實(shí)用的方法是同時(shí)曝曬1種好的和 1種差的參照材料。當(dāng)試驗(yàn)中只使用1種參照材料時(shí)，測(cè)試終點(diǎn)時(shí)它的老化性能應(yīng)該位于1組材料的中間位置。即參照材料的性能不應(yīng)該是較好的或最差的，有時(shí)候很難預(yù)測(cè)，所以更可靠的方法是選用2 種參照材料。如果選用1種相對(duì)較好的和1種相對(duì)較差的參照材料，就會(huì)較容易地確定它們的測(cè)試結(jié)果介于什么位置，而且還可以了解2種參照材料在不同情況下的差別。

討論用于加速或戶外老化測(cè)試中的控制或參照材料時(shí)，這種材料不是指標(biāo)準(zhǔn)參照材料，如藍(lán)羊毛或聚苯乙烯薄片。參照或控制材料是產(chǎn)品，這種材料經(jīng)常被測(cè)試，或在最終使用環(huán)境中這種已知性能的材料已積累大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.7 重復(fù)試驗(yàn)

通過(guò)確保試驗(yàn)的可重復(fù)性以證明試驗(yàn)方法的正確性，需要重復(fù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)顯示試驗(yàn)本身內(nèi)在的可變性。在確信2種材料的性能存在差異之前，首先確認(rèn)它們之間的性能差異比試驗(yàn)本身內(nèi)在的差異大。其次，證明試驗(yàn)可以重復(fù)。最后，驗(yàn)證另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)室或技術(shù)人員是否可以重復(fù)操作這個(gè)試驗(yàn)是很重要的。

2.8 未知因素

確定和測(cè)量在試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)的未知因素。老化測(cè)試的一個(gè)現(xiàn)實(shí)情況是，試驗(yàn)中未知因素可能發(fā)生。因此當(dāng)意外事件發(fā)生時(shí)，需要作記錄并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。有的時(shí)候奇怪的數(shù)據(jù)會(huì)顯示一種模式。如果在一個(gè)試驗(yàn)和另一個(gè)試驗(yàn)，或戶外與加速試驗(yàn)之間有不同的情況發(fā)生，可能意味著發(fā)生了不同的老化模式。

2.9 收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

正確進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中最少保證評(píng)估5 次。如果最初條件算作1次評(píng)估，那么還需要另外4 次試驗(yàn)結(jié)果，是正確追蹤老化進(jìn)程所需進(jìn)行的最少次數(shù)的評(píng)估，遵守以下3個(gè)準(zhǔn)則。

1)產(chǎn)品的老化模式。這會(huì)保證測(cè)試結(jié)果的可預(yù)測(cè)性，只有正確的老化模式才是被接受的。

2)老化結(jié)果必須相同。如果不同的試驗(yàn)中得到不同的老化結(jié)果，試驗(yàn)是無(wú)效的。如果在戶外測(cè)試中發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象，而在加速試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)起泡現(xiàn)象，那么就表明發(fā)生了錯(cuò)誤的老化模式。

3)必須評(píng)估所有已知的老化模式。只評(píng)估1種老化模式是不夠的。在大多數(shù)情況下，多種老化模式并存。保存所有初始數(shù)據(jù)，特別是當(dāng)您使用儀器測(cè)試顏色變化時(shí)。

選擇1種最符合需要的評(píng)估類型。表5是不同評(píng)估類型優(yōu)點(diǎn)之間的比較。表6中的測(cè)量方法是類型分析的一個(gè)例子，是針對(duì)老化樣品的。非破壞性測(cè)試適合用于評(píng)價(jià)表面性能，優(yōu)點(diǎn)是需要的樣品數(shù)量少。破壞性測(cè)試評(píng)估材料的內(nèi)部性能，但是因?yàn)樵谠u(píng)估過(guò)程中樣品受到破壞，所以在試驗(yàn)開始時(shí)需要多準(zhǔn)備一些重復(fù)樣品。

2.10 加速因子

在一個(gè)確定的試驗(yàn)中針對(duì)確定的樣品來(lái)了解它們之間的關(guān)系，首先確定加速因子。確定加速因子的步驟如下：

1)使用時(shí)間-老化的曲線圖;

2)比較加速和戶外測(cè)試;

3)檢查達(dá)到相同老化程度所需時(shí)間;

4)用排序法驗(yàn)證或比較平均值;

5)如果結(jié)果一樣，計(jì)算加速因子(AF);

6)加速因子=戶外老化時(shí)間/加速老化時(shí)間。

2.11 數(shù)據(jù)分析

在老化領(lǐng)域，有2種好的方法來(lái)分析數(shù)據(jù)。

2.11.1 時(shí)間-老化曲線圖

這種方法只要求繪制出老化結(jié)果相對(duì)時(shí)間變化的曲線圖。根據(jù)圖中繪制的點(diǎn)，可以看出曲線的形狀。不是所有的老化都是線性的，事實(shí)上大多數(shù)老化曲線顯示有一個(gè)穩(wěn)定階段，然后老化明顯加速。通過(guò)比較相同材料的加速和戶外測(cè)試的老化曲線，可以確定以下幾點(diǎn)：1)曲線形狀是否相似;2)可以知道老化機(jī)制是否相同;3)試驗(yàn)過(guò)程中樣品的相關(guān)性能是否改變：4)測(cè)試過(guò)程是否正確。在確定性能差異的試驗(yàn)中最理想的情況是：樣品之間的差別較大。樣品之間的差別越大，就越容易對(duì)它們的相關(guān)性能進(jìn)行排序。

圖4和圖5中的時(shí)間-老化曲線可用于圖6中的加速因子的計(jì)算。圖4、圖5和圖6中的例子只是說(shuō)明如何計(jì)算加速因子。另外，如果所有樣品的加速因子大致相同，那么說(shuō)明這個(gè)比較測(cè)試是可取的。如果加速因子是不同的，就說(shuō)明加速測(cè)試不能很好地模擬戶外曝曬。

2.11.2 統(tǒng)計(jì)分析

所有測(cè)試結(jié)果都應(yīng)進(jìn)行某種形式的統(tǒng)計(jì)分析。使用正確的統(tǒng)計(jì)分析可以獲得如下重要信息：1)測(cè)試方法是否正確;2)測(cè)試結(jié)果是否可靠;3)加速因子的大小。

盡管有很多種統(tǒng)計(jì)方法，基于多年老化數(shù)據(jù)的應(yīng)用 [3] ，推薦2種簡(jiǎn)單但很有效的方法：平均值比較方 法(Student t)，見(jiàn) 公 式(1);相 關(guān) 系 數(shù) 方 法(Spearman’s rho)，見(jiàn)公式(2)。二者都是 ASTM 的 G03標(biāo)委會(huì)推薦的，可在ASTM G169標(biāo)準(zhǔn)中查到 [4] 。

1)平均值比較

直接比較2組數(shù)據(jù)：

一個(gè)試驗(yàn)與另一個(gè)試驗(yàn)之間的不同之處?

兩個(gè)樣品性能有何不同?

產(chǎn)品比較試驗(yàn)：

新的產(chǎn)品比舊的產(chǎn)品好?

是否有重大改進(jìn)?

Student t試驗(yàn)：

確定2個(gè)平均值x₁ ，x₂

確定2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差S ₁ ，S₂

樣品個(gè)數(shù)N₁ ，N₂

這種統(tǒng)計(jì)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，它的應(yīng)用不受樣品數(shù)量的限制，所以沒(méi)必要要求2次試驗(yàn)的樣品數(shù)量必須相同。在每個(gè)試驗(yàn)中，當(dāng)用于比較1種材料、1種顏色，或1種類型時(shí)，這種統(tǒng)計(jì)方法是較佳的。

2)排序數(shù)據(jù)

按照性能等級(jí)排列樣品。

選擇可測(cè)量目標(biāo)數(shù)據(jù)：失光率達(dá)到50%的時(shí)間、按最大差別排列、按試驗(yàn)結(jié)束的時(shí)間排列、用于確定加速測(cè)試是否可以很好預(yù)測(cè)真實(shí)時(shí)間。

Spearman相關(guān)系數(shù)：

2組排序數(shù)據(jù)相減;

將差值平方，然后再求所有平方的和∑D²;

計(jì)算樣品的個(gè)數(shù)N ₁ ，N₂ 。

在這種統(tǒng)計(jì)方法中，允許評(píng)為相同等級(jí)，但是必須使用半級(jí)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。這種統(tǒng)計(jì)方法只有在2個(gè)試驗(yàn)中的曝曬樣品個(gè)數(shù)相等的情況下才適用。當(dāng)評(píng)估2個(gè)試驗(yàn)中的多種顏色或多種材料時(shí)，這種統(tǒng)計(jì)方法是較佳的。

2.12 較佳測(cè)試

老化較佳的測(cè)試方法是進(jìn)行幾個(gè)戶外試驗(yàn)和幾個(gè)加速試驗(yàn)，利用上面提到的統(tǒng)計(jì)方法確定結(jié)果最真實(shí)的測(cè)試方法。表7是戶外和加速測(cè)試現(xiàn)行技術(shù)可能性的列表。

不同的戶外曝曬場(chǎng)用以保證測(cè)試出所有可能發(fā)生的老化模式。當(dāng)材料發(fā)生變化了，它對(duì)曝曬條件的反應(yīng)也隨之發(fā)生變化。在曝曬新材料時(shí)要使用控制樣品，并重復(fù)曝曬。

表8顯示1種可能會(huì)一致的戶外和加速測(cè)試程序。在本例中，材料是一種汽車外部面漆，顯示光澤和顏色變化。制造商希望材料性能的保質(zhì)期是 5a。材料最初的檢測(cè)顯示老化模式可由改進(jìn)的SAEJ2527測(cè)試來(lái)模擬。新的設(shè)想是降低涂層生產(chǎn)的費(fèi)用，確定用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)新的便宜的配方是否與現(xiàn)有產(chǎn)品具有相同的耐候性。

3 結(jié)論

戶外測(cè)試是檢驗(yàn)加速測(cè)試的基礎(chǔ)。戶外測(cè)試和加速測(cè)試可以同時(shí)進(jìn)行，再加上合理的評(píng)估及統(tǒng)計(jì)分析，可以增加加速測(cè)試結(jié)果的可靠性。實(shí)驗(yàn)室加速測(cè)試在開發(fā)新產(chǎn)品領(lǐng)域，對(duì)于研究者來(lái)說(shuō)是最有效的方法之一。但是為了降低出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)論的風(fēng)險(xiǎn)，還需要真實(shí)的戶外基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。必須用戶外測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)加速測(cè)試。