紫外老化试验（GB/T 16422.3-2014）：试验后颜色与外观变化评级项目介绍

技术概述

颜色与外观变化是紫外老化较为直观的表现，也是用户最先感知到的劣化形式。高分子材料在紫外辐射与湿气的共同作用下，表层分子链断裂产生自由基，进而形成羰基、羟基等生色团，或使原有颜料、染料发生光化学分解，宏观上表现为黄变、褪色、变暗或色泽不均。与此同时，表面微观粗糙度增加，使光线发生漫反射，导致光泽下降与雾度上升；严重时出现粉化，即表层树脂降解后颜料颗粒裸露，用手擦拭可见粉末。对外观要求较高的制品，如建筑外墙板、汽车外饰件、家电面板、广告膜材，即使力学性能尚未明显下降，外观劣化也可能导致产品被判不合格。因此，颜色与外观评级不是可有可无的辅助项目，而是光老化评价的重要组成部分。评级方法分为仪器测量与目视比对两类，前者给出客观数值，后者依赖标准样卡与训练，两者结合使用可以提高结论的可靠性。

外观劣化的机理并不单一。黄变可能来自聚合物氧化生成的共轭结构，也可能来自酚类抗氧剂被氧化后的显色产物；褪色则多与颜料的光化学分解或迁移有关；失光既可能是表面粗糙化引起的漫反射，也可能是涂层表面发生微观龟裂。不同机理对应的色差分量与表面形貌不同，例如氧化黄变往往表现为黄蓝轴值明显上升，而颜料分解可能表现为某一色相的整体衰减。通过分光测色获得光谱曲线，可以进一步区分是整体反射率下降还是特定波段吸收增强，为判断老化机理提供线索。

检测样品

评级对象为经过规定暴露时间后取出的试样，以及用于基准对比的未老化试样。试样表面应保持清洁、干燥、无划伤与污染，测量前应按规定的恢复时间在标准环境下放置，使温度与湿度达到平衡。对于涂层试样，应确认底材、涂层厚度与固化条件与基准样一致，否则颜色差异可能来自制备而非老化。对于纹理表面，如皮纹塑料、砂面涂层，测量位置应选择纹理一致的区域，避免因表面形貌不同造成光泽与颜色读数偏差。试样尺寸应满足仪器测量口径要求，过小或形状不规则的试样可制作同工艺的随炉试片。每组评级应保留未老化基准样，且基准样应与老化样同批制备、同样保存，避免基准本身发生变化。对于需要多点测量的试样，应标记固定测点，使老化前后测量位置对应。

检测项目

主要评级项目包括颜色变化、光泽变化、粉化、起泡、开裂、剥落、斑点与析出物。颜色变化通常用色差表示，通过比较老化前后在同一光源下的三刺激值计算总色差，并分解为明度差、红绿轴差与黄蓝轴差，以判断是变暗、变黄还是偏色。光泽变化以规定角度下的光泽度值表示，常见角度为60°，高光泽表面也可用20°，哑光表面可用85°。粉化评级通过目视或胶带法判断表层粉末的多少，通常分为若干等级。起泡与开裂评级关注泡的密度、大小与裂纹的形态、深度，可参照相关涂层老化评级标准执行。对于纺织与印染材料，颜色变化常以灰色样卡比对，给出变色级数。所有项目应在同一光照条件下评阅，避免光源色温差异影响判断。

检测方法

仪器测量前应先校准色差仪与光泽度计，使用标准白板与黑筒进行零点与白度校正。测量时使仪器测量口紧贴试样表面，避免漏光，同一试样在规定测点各测若干次，取平均值。色差计算以未老化基准样为参照，记录总色差与各分量；光泽度以规定入射角测量，结果以光泽单位表示。目视评级应在标准光源箱内进行，光源类型与照度按评级要求选择，试样与标准样并排放置，观察距离与角度保持一致。粉化可用手指或软布轻擦，也可用规定胶带粘贴后观察附着粉末；起泡与开裂借助放大镜观察，按面积比例或单位面积数量定级。评级时应先看整体再看局部，先定主要缺陷再定次要缺陷。所有结果应连同测量条件、仪器状态与评阅人员一并记录，必要时保留照片，以便复验与比对。

评级结果的表达应避免只给一个数字。对于色差，宜同时给出总色差与三个分量，说明偏色方向；对于光泽，宜给出测量角度与初始值，说明下降的相对幅度；对于粉化、起泡与开裂，宜给出等级并附简要描述，说明缺陷的分布与面积比例。这样即使使用方的判定尺度与试验方不同，也能根据原始信息重新判断。若同一试样的不同测点结果差异较大，应给出各点数值而非仅报平均值，因为局部严重劣化往往比平均值更能反映实际风险，例如边缘部位因凝露积聚而提前失光。

检测仪器

颜色测量使用色差仪或分光测色仪，前者结构简单、便于现场使用，后者可给出光谱反射率曲线，便于分析同色异谱现象。仪器应定期用标准板校准，测量口径应与试样尺寸匹配。光泽测量使用多角度光泽度计，测量前需用标准板校正，测量时保持仪器与表面垂直、贴合紧密。目视评级使用标准光源箱，光源应能提供规定的照明体，箱内壁为中性灰，避免环境光干扰。辅助器具有灰色样卡、标准缺陷图谱、放大镜、软布、胶带与影像记录装置。对于粉化评级，还可使用透明胶带与白纸作为简易采集工具。仪器应避免在强电磁干扰、振动与温湿度剧烈变化的环境中使用，测量前让仪器预热至稳定状态，减少读数漂移。

应用领域

颜色与外观评级广泛应用于建筑装饰材料、汽车内外饰、家电外壳、户外广告材料、涂层与油墨、塑料型材、纺织品与包装印刷品。在配方研发中，通过色差与光泽的变化速率比较不同光稳定剂、颜料与基体树脂的组合效果，判断哪种体系更能保持外观。在来料检验中，按约定的色差与光泽限值判定批次是否合格，尤其适用于对颜色一致性要求高的配套件。在产品定型中，验证制品在预期暴露年限内外观是否仍在可接受范围。在失效分析中，若现场制品出现明显黄变、失光或粉化，且老化样复现出相似的色差分量与表面形貌，可支持光老化失效的判断。对于出口产品，颜色评级还需考虑目标市场惯用的光源与判据，避免因观察条件不同产生争议。

批次之间比较时，应使用同一台仪器、同一光源与同一测量口径，并尽量由同一人员完成测量。若必须更换仪器，应先用人造标准板或留存的基准样做比对，确认读数一致后再用于判定，否则色差的微小差异可能被仪器偏差掩盖。

常见问题

问：色差数值相同，为什么目视感觉差别很大？

答：人眼对不同方向的颜色偏移敏感程度不同，明度与黄蓝方向的变化往往比红绿方向更易察觉。此外，表面光泽、纹理与观察光源也会影响感知，因此色差数值需结合目视评级综合判断。

问：颜色与外观变化评级的费用如何？

答：费用根据样品数量、测试项目、适用标准及出具报告的类型确定，不同样品存在差异，实际费用以检测方案为准，本说明不提供固定报价与折扣信息。

问：光泽度测量角度如何选择？

答：根据表面光泽水平选择。高光泽表面宜用较小角度，哑光表面宜用较大角度，以获得较好的分辨力。同一组试验应使用同一角度，结果才可比较。

问：粉化评级一定要用手擦拭吗？

答：不一定。可用软布、胶带或目视对照图谱进行，方法应在试验方案中事先确定并保持一致。手指擦拭会引入皮肤油脂，可能影响后续测量。

问：试样取出后颜色会继续变化吗？

答：多数光老化引起的化学变色较为稳定，但部分材料的可逆变色或后氧化会使颜色在取出后短时间内继续变化。应在规定恢复时间后统一测量。

问：不同批次试样颜色基准不同，如何比较老化程度？

答：应以各自的未老化样为基准计算色差，而不是直接比较绝对值。若基准差异过大，说明原材料或工艺存在波动，应在报告中说明。

问：目视评级需要几个人共同判定吗？

答：对于争议性结果或有明确要求时，可由两人以上分别判读并取一致结论。日常检验可由受过训练的人员单独完成，但应定期用标准样卡校核判读尺度。