什么是材料劣化？

在日常生活中，我们常常会发现塑料变脆、橡胶开裂、涂层褪色——这些现象背后，其实都是“材料劣化”在作祟。无论是汽车零部件、户外建材，还是电子设备外壳，材料在使用过程中都会因环境作用而发生性能退化。理解材料劣化的原因与过程，是提升产品耐久性与可靠性的关键一步。

环境因素如何加速材料劣化？

材料劣化并非一蹴而就，而是多种环境因素长期协同作用的结果。以下是最常见的几类外部诱因：

光照：紫外线的“隐形破坏”

• 紫外线（UV） 是高能辐射，可打断高分子链，引发自由基反应。
• 常见后果：颜色褪变、表面粉化、力学强度下降。
• 尤其对 塑料、涂料、纺织品 影响显著。

温度：热氧老化的催化剂

• 高温会加速 氧化反应速率，每升高10°C，反应速度可能翻倍。
• 在有氧环境中，材料易发生 热氧老化，表现为硬化、脆化或软化。
• 对 橡胶、电线绝缘层、工程塑料 极具挑战。

湿度与水汽：不只是“泡水”那么简单

• 水分子可渗透进材料内部，引起：
  • 水解反应（如聚酯、聚氨酯）
  • 界面剥离（复合材料层间失效）
  • 霉菌滋生（有机材料）
• 湿热循环还会导致 应力疲劳，加速微裂纹扩展。

氧气与臭氧：看不见的化学侵蚀

• 氧气参与自由基链式反应，使聚合物链断裂或交联。
• 臭氧对不饱和橡胶（如天然橡胶、丁苯橡胶）极具破坏性，引发表面龟裂（臭氧龟裂）。

盐雾与工业污染物：腐蚀性环境的叠加效应

多因素耦合：真实世界的复杂考验

实验室中单一因素测试虽便于分析，但现实环境中往往是 光-热-湿-氧多因素耦合。例如：

• 户外光伏背板：同时承受 强紫外 + 高温 + 昼夜湿热循环
• 汽车引擎舱线束：面临 高温 + 臭氧 + 振动疲劳

这种复合应力下的劣化机制更为复杂，需通过 加速老化试验 模拟并预测寿命。

如何科学评估材料劣化？

现代材料研发与质量控制依赖于标准化的老化测试方法，包括：

• 氙灯老化试验：模拟全光谱日光，适用于绝大多数有机材料
• 紫外老化试验（QUV）：聚焦UV波段，快速筛选耐候性
• 热氧老化箱：评估高温氧化稳定性
• 湿热老化（85℃/85%RH）：考验电子封装、胶粘剂等
• 臭氧老化试验：专用于弹性体抗龟裂能力验证

通过定期检测 力学性能、色差、分子结构变化 等指标，可量化劣化程度，建立寿命模型。

总结

材料劣化是产品失效的主要根源之一，其进程深受光照、温度、湿度、氧气及污染物等环境因素影响。只有深入理解这些作用机制，并借助科学的测试手段，才能有效提升材料的耐久性与服役寿命，为产品可靠性保驾护航。

广州海沣老化检测专注材料老化与环境可靠性评价15年，配备氙灯、紫外、金属卤素灯等全系列老化试验设备，依据CMA/CNAS标准提供加速老化、自然曝晒、寿命预测及失效分析服务，已为1000+企业客户提供精准、高效的第三方检测解决方案。