碳弧灯老化试验机通过模拟太阳辐射（紫外、可见光及红外波段）与湿热环境，加速评估材料耐候性，其老化原理可从以下方面解析：

一、核心原理：电弧放电模拟太阳光谱

1.电弧发光机制

碳弧灯由两根高纯度碳棒组成，通过高电压放电在碳棒间形成电弧。电弧放电产生高温（可达数千摄氏度），使碳棒蒸发并电离周围气体，形成等离子体，从而发出强烈、连续的光辐射。其光谱范围覆盖紫外线（UV，280-400nm）、可见光（VIS，400-700nm）及部分红外线（IR，700nm以上），尤其紫外线波段（特别是UV-B和UV-C）对材料化学结构破坏作用显著。

2.光谱特性与加速老化

●紫外线强度高：碳弧灯的紫外线辐射强度远高于自然阳光，可快速引发材料的光化学反应（如氧化、降解），缩短试验周期。

●光谱匹配性：虽与自然阳光存在差异（如短波紫外线过量、长波紫外线不足），但通过调整滤光片或试验参数，可模拟特定环境下的光照条件，满足基础加速老化需求。

二、多因素协同作用：光-热-湿-水耦合老化

1.光化学老化

紫外线能量促使材料分子键断裂或重组，引发氧化、褪色、基体降解等反应。例如，塑料中的聚合物链在紫外线作用下断裂，导致脆化；涂料中的颜料分子分解，引起褪色。

2.热老化

电弧放电产生的高温（通常控制在60-85℃）加速材料热降解过程。高温使材料分子运动加剧，促进氧化反应，同时可能引发物理性能变化（如软化、膨胀）。

3.湿热老化

试验箱内可控制相对湿度（50-95% RH），模拟潮湿环境。水分渗透材料内部，与光、热共同作用，加速水解反应（如聚酯类材料的水解断裂）或腐蚀（如金属涂层锈蚀）。

4.雨淋模拟

部分设备配备喷淋装置，通过周期性喷水模拟降雨。淋雨可冲刷材料表面老化产物（如粉化层），暴露未老化部分，同时加速水解反应，增强老化效果。

三、老化过程的关键步骤

1.样品暴露

材料样品固定于试验箱内样品架上，与光源保持固定距离（通常15-30cm），确保照射强度均匀。样品表面与光源辐射方向垂直，避免角度偏差导致老化不均。

2.参数控制

●光照强度：通过调节电流、电压或滤光片，控制紫外线、可见光辐射强度（如0.5W/m²@340nm）。

●温度与湿度：设定黑板温度（如63℃或83℃）和相对湿度（如50% RH），模拟不同气候条件。

●淋雨周期：设定光照与淋雨交替时间（如120min光照+18min淋雨），模拟昼夜交替或降雨环境。

3.老化监测与评估

●外观变化：定期观察样品是否出现开裂、鼓泡、粉化、变色（如发黄、褪色）等现象。

●物理性能：测试拉伸强度、断裂延伸率、硬度等机械性能变化。

●化学结构：通过红外光谱（FTIR）检测羰基指数，评估氧化程度；或通过X射线分析化学结构变化。