在户外环境中，阳光、雨水和高温是导致材料老化、褪色、开裂和性能下降的主要元凶。为了在产品上市前评估其长期耐候性，缩短自然暴露试验的漫长周期，氙灯老化测试（Xenon Arc Weathering Test）作为一种高效、可靠的加速老化试验方法，被广泛应用于塑料、涂料、纺织品、汽车零部件、建筑材料等领域。本文将详细介绍氙灯老化测试的概念及其核心工作原理。
一、 什么是氙灯老化测试？
氙灯老化测试是一种利用氙弧灯作为光源的人工气候老化试验。它通过模拟太阳光的全光谱（特别是关键的紫外线、可见光和红外线部分），并结合可控的温度、湿度和喷淋（模拟雨水）等环境因素，在实验室中加速材料的老化过程，从而在短时间内预测产品在户外长期暴露下的性能变化。
与自然户外暴晒（可能需要数月甚至数年）相比，氙灯老化测试能在几周或几个月内提供有价值的耐候性数据，帮助企业优化材料配方、改进生产工艺、确保产品质量和延长产品寿命。
二、 氙灯老化测试的核心原理
氙灯老化测试的原理可以概括为：“模拟、强化、加速”。其核心在于精确模拟太阳光谱，并通过强化环境应力来加速材料的物理和化学变化。
1. 光源：氙弧灯——最接近太阳光的光源
光谱匹配： 氙弧灯在可见光和近红外区域的光谱分布与太阳光极为相似。更重要的是，通过使用特定的滤光系统（Filter System），可以有效调整氙灯发出的光谱，使其高度匹配到达地球表面的太阳光谱（尤其是对材料老化影响最大的295nm-800nm波段）。
关键滤光系统：
日光滤光器 (Daylight Filter)： 模拟夏季正午的直射阳光，提供最完整的太阳光谱，包括足量的紫外线（UV），用于评估材料的总体耐候性。
窗玻璃滤光器 (Window Glass Filter)： 模拟阳光透过普通窗玻璃后的光谱。窗玻璃会吸收大部分波长小于310nm的短波紫外线，因此这种滤光器主要用于测试室内使用的材料（如汽车内饰、家具、纺织品），其紫外线强度低于日光滤光器。
为什么选择氙灯？ 相比于早期的碳弧灯或仅发射特定波长的荧光紫外灯（如UVB-313），氙灯能提供最完整、最接近真实的太阳光谱，测试结果与实际户外暴晒的相关性更高。
2. 环境控制：模拟户外多因素协同作用
真正的户外老化是光、热、湿（雨水、露水）等多种因素共同作用的结果。单纯的光照不足以真实反映材料的劣化过程。因此，现代氙灯老化试验箱都具备精密的环境控制系统：
黑板温度 (Black Panel Temperature, BPT) / 黑标温度 (Black Standard Temperature, BST)： 这是衡量样品表面在光照下所能达到的最高温度的指标。通过控制箱内空气温度和辐射强度，可以精确设定BPT/BST（通常在40°C至100°C以上），以模拟不同气候条件下的热效应。高温会加速化学反应和物理变化。
相对湿度 (Relative Humidity, RH)： 控制试验箱内的空气湿度（通常在10%至95% RH可调）。高湿度环境会促进水解反应、霉菌生长，并影响涂层的附着力。
喷淋 (Spray/Water Spray)： 通过定时喷水来模拟雨水、露水或冷凝水的作用。喷淋不仅能清洗样品表面，更重要的是通过热冲击（热样品突然遇冷）和水渗透来加速材料的物理应力开裂、起泡和腐蚀。喷淋周期（如喷18分钟，停102分钟）可根据标准设定。
3. 加速机制：强化应力，缩短时间
氙灯老化测试的“加速”并非简单地提高光照强度。其加速机制是通过在保持光谱真实性的同时，延长每日的光照时间、提高辐照度、温度和湿度水平，并增加喷淋频率，从而在单位时间内施加比自然环境更强的综合应力。
辐照度控制： 试验箱会监测特定波长（如340nm或420nm）的辐照度，并通过自动调节氙灯功率，确保其在整个测试过程中保持恒定。这保证了测试的可重复性和可比性。
循环程序： 测试通常按照预设的循环程序进行，例如：“光照+高温+高湿 → 光照+高温+喷淋 → 黑暗+高湿+喷淋”。这种循环更真实地模拟了昼夜交替、晴雨变化的自然环境。
三、 常用测试标准
为了确保测试的规范性和结果的可比性，国际上制定了一系列标准，如：
ISO 4892-2: 塑料——实验室光源暴露方法——第2部分：氙弧灯
ASTM G155: 非金属材料暴露用氙弧灯设备的标准操作规程
GB/T 16422.2: 塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分：氙弧灯