一、概述
面漆漆膜的老化是指在各種氣候(hou)類(lei)型區域里，日光、風、雪、雨、露水、温度、湿度、化(hua)工氣體等各種大氣因素對漆(qi)膜的破坏作用。这些環(huan)境因素的侵蚀會逐步导致漆膜表(biao)面失光、粉化、開裂、剥落等失效現象。通過檢(jian)查(cha)試板漆膜的老化情况，可(ke)以判断漆(qi)膜的耐久性。 漆膜的耐久性試驗方法主要有天然曝(pu)晒和人工加速(su)老化兩種。采用天然曝晒試驗存在兩方面(mian)局限性，一是受氣候条件、地理位(wei)置和季(ji)節變化等因素影響比较嚴重，二是需要的時間比较(jiao)长(zhang)，通常需要一至数年才能获得(de)完整的性能劣(lie)化数據。因此，一般采用人工加速老化試驗模(mo)擬天然曝晒(shai)，對漆膜進行耐久性試驗，以在可控的實驗室条件(jian)下快速評估產品性(xing)能。 大量的漆膜天然曝晒試驗結果表明，影響漆膜耐久性的因(yin)素主(zhu)要是光、温度、雨和露水。在这些因素中，紫(zi)外線辐射(she)和温度循環對漆膜破坏作用最為顯著。
目前，我國(guo)對(dui)漆膜的耐久性試驗主要依據兩項關键標準來規範和指导。其中GB/T1865-2009《色漆和清漆人工(gong)氣候老化和人工辐射暴(bao)露滤過的氙弧辐射》和GB/T14522-2008《機械工業產品用塑料、涂料、橡胶材料人工氣(qi)候加速試驗方(fang)法荧光紫外燈》是涂料行業應用(yong)最廣泛的兩項規範性(xing)文件。 这兩項標準均采用(yong)人(ren)工加速的方法，通過在可(ke)控的實驗室(shi)環境中模擬天然氣候中的光、温度、雨(yu)和露水等自然因素(su)對漆膜的破坏作用，但它(ta)們的關注點和技術(shu)路線存在明顯差异。GB/T1865-2009標準采用滤(lv)過的氙(xian)弧燈光源，其(qi)光谱能量分(fen)布比较接近太阳光的實际成分，包含紫外線(UV)、可见光和紅外線(IR)三個光谱段，光谱覆盖範围在295~800nm，同時完整模擬(ni)天然氣候中的温度(du)變化和雨淋条件，因此模擬性能较好，但由於加速倍数相對较低，試驗周期會相對较长。相比之下，GB/T14522-2008標準采用荧光紫外燈管光源，主要產生紫外線能量，光谱聚焦在290~400nm範围内。该方法利用短波紫外線是(shi)造成戶外材料老化的最主要因素这一原理(li)，再同時模擬天然(ran)氣候中的温度和露水条件，其加速性能非常突出，能够大幅縮(suo)短試驗周期(qi)。 在荧(ying)光紫外燈管的(de)具體應用中，通常分為三種不同規(gui)格的(de)燈管。UVA-340燈管模擬阳光中的紫外線(xian)部分(fen)，主要用於戶外產品的光老化試(shi)驗，適應长期暴露在室(shi)外環境的涂料(liao)和材料評估。UVA-351燈管模(mo)擬穿過玻璃阳光的紫(zi)外線部分，主(zhu)要用於(yu)室内產品的光老化試驗，對應室内窗边或透光環境下的產品性能考察。UVB-313燈(deng)管的紫外光能量更強，會進一步加速(su)材(cai)料的老化進程，具有快速、省時的試驗特點，廣泛應用於漆膜的耐久性測試中。 為了厘清上述兩種試驗方法(fa)在人工加速老化效果方(fang)面的内在關系和差异，需要進行氙弧燈和荧(ying)光紫外燈對面漆漆膜破坏性的對比試(shi)驗，以便在實际工程應用(yong)中科學選擇合適的老化評(ping)估方法。
二、試驗方法提要
本項試驗采用過滤的氙(xian)弧燈和UVB一313燈管作為試驗光源，在相同的氣候条件下，同時分別對不(bu)同顏色的面漆漆膜進行照射試(shi)驗。
三、涂料選擇和漆膜樣板製備
涂料(liao)組成中受環境(jing)因素影響的主要是面漆，因為涂料的光老化現象首先从面漆開(kai)始。在鐵路機车车辆、橋梁等戶外鋼結構防護领域，經常使用(yong)的面(mian)漆為聚氨酯面漆，其耐候性相對较好，能够(gou)在复雜氣候条件下长期保護基體。因此，本研究選擇聚氨(an)酯面漆作為試驗(yan)用涂料，並選擇黑色、灰色和黄色3種有代表性的聚(ju)氨酯面漆作為具體試驗對(dui)象，这些顏色在(zai)工程應用中最為常见(jian)。 漆膜樣板(ban)基材選用普通碳素鋼板，樣板尺寸為75mm×150mm×1mm，能够有效模擬實际工程應用中的涂層(ceng)情况。喷涂(tu)前的表面處(chu)理至關重要，首先利用二甲(jia)苯(ben)或溶剂汽油對樣板除油，然后利用砂紙打磨，去除锈迹或油污，確保基體清洁，除锈等級應達到St2.5級。除锈完毕后，用丙酮清洁試板表面，去除打磨過程產生的微(wei)細(xi)顆粒。 漆膜采用喷涂法製備，这是工業涂(tu)裝中的(de)標準工藝，喷涂分2次完成，之間間隔24h，使得漆膜逐層固化，漆膜总厚度為60～70納米。
四、試驗条件
4．1氙弧燈人(ren)工加速老化試(shi)驗
氙弧燈人工加速老(lao)化試驗是評估涂料耐候性能的(de)重要手段，本試驗嚴格按照GB/T1865—1997《色漆和清漆人工氣候老化和(he)人(ren)工氣候暴露滤過的氙弧辐射》標準進行。試驗設備由精科生產，采用KJ-2093型氙弧燈老化試驗箱。試驗過程中，黑板温度控製在(65±2)℃的範围内，辐照度設定為0.51W/㎡(340nm)，確保紫外(wai)光源的稳(wen)定輸出。運行采用连續光照模式，干燥周期為102min，浸润時間為18min，在干燥期間的相對湿度保持在40%～60%之間。
KJ-2093-150L氙燈耐氣候試驗箱(風冷式）
氙燈燈管
4．2荧光紫(zi)外人工加速老化試(shi)驗
在塑料、涂料、橡胶等高分子材(cai)料的耐候性評估(gu)中，荧光紫外人工(gong)加速老化試驗是(shi)重要的質量檢驗手段。本試驗(yan)嚴格(ge)遵循國家標準GB/T14522-2008《機械工業產品用塑料、涂料、橡胶(jiao)材料人工氣候老化試驗方法荧光紫外(wai)燈》的規範要求進行。 試驗設備采用精科生產的荧光紫外老化試驗(yan)箱，型號為KJ-2029。在光照阶段，黑板温度控製在60℃，UVB-313波段的辐照度為0.68W/㎡，單次光照周期持續4h。
KJ-2029紫外線加(jia)速耐候(hou)試驗機
五、試驗結果對比分析
5.1試驗結果
同時將黑色、灰色和黄色3種顏色面漆的試驗樣板分別放(fang)入氙弧燈老化試驗箱和荧(ying)光紫外老化試驗箱進行加速老化測試，在規定的100h、200h、500h和1000h等多個時間節點，對面漆樣板的色差、失光率、粉化、起泡等關键性能指標進行(xing)系統測試(shi)和数據記錄。測試結果顯示，對於黑色、灰色和黄色3種顏色面漆，无论是采用氙(xian)弧燈老化試驗方式，還是采(cai)用荧光紫外人工老化試(shi)驗方式，面(mian)漆樣板均没有(you)发生起泡現象，也没有出現泛金、斑點、沾污、裂纹、长霉、脱落和生锈等質量問題。
氙弧燈人工(gong)加速(su)老化試驗結果见表1。荧光紫外(wai)人工加速老化試驗結果见(jian)表2
5．2對比分析
从試驗結果的對比分析可以(yi)看出(chu)，针對同一種顏色的聚氨酯(zhi)面漆所進行的兩類人工加速老化(hua)試驗，即氙(xian)弧燈人工加速老化和荧光紫外人工加速老化試驗(yan)，其結果在失光和粉化兩個關键性能指標方面存(cun)在明(ming)顯區別。 在整體破坏性能方面，荧(ying)光紫外人工加速老化試驗對面漆漆膜的破坏性表現明顯強(qiang)於氙弧燈人工加速老化試驗。这種差异在具體的性(xing)能衰减過程中得(de)到充分體現。 在失光率指標方面，以漆膜完全破坏前的(de)觀察期為參(can)考，荧光紫外人工加速(su)老化的破坏速度是氙弧(hu)燈人工加速老化破坏速度的2～3倍，說明紫外光源在加速漆膜光泽度衰减方面具有更(geng)強的作用效應(ying)。
形(xing)成上述差別由(you)多種原因所致，最主要的是成膜物質(zhi)和試驗条件(jian)。
在成膜物質方面，聚氨酯面漆由成膜物質、顏料和助(zhu)剂三部分組成。其中成(cheng)膜物質主要是异氰酸酯和羟基(ji)樹脂的反應物。该類成(cheng)膜物質内部含有大量C=C雙键結構，这些(xie)雙键在长期戶外環境中極易(yi)吸收紫外線辐射而被破坏，导(dao)致漆膜表面逐步(bu)失光、粉化，最終影響涂層的保護性能和外觀質(zhi)量。
在試驗条件方面，人工加速老化試驗中光源對漆膜的破坏起主要(yao)作用(yong)，而光(guang)源中起決定作用的為紫(zi)外線部分。氙(xian)弧燈老化試驗光源為全(quan)光谱光源，波长範围在300～800nm之間，經過滤光系統的專業(ye)過滤后，紫外線辐射能量仅占总辐射能量(liang)的10％左右。與此相比，荧光紫外人工加速老化試驗光源主要為紫外(wai)線成分(fen)，其(qi)紫外線辐射能量占总辐射能量(liang)的80％以上，兩種光源在紫(zi)外線含量上存(cun)在顯著差异。 對於不(bu)同顏色的聚氨酯面漆漆膜，通過兩種試驗方法進行(xing)檢測時(shi)，試驗結果在失光、粉化、起泡、泛金、斑點、沾污、裂纹、长霉、脱落、生锈(xiu)等多項性能指標方面(mian)基本保持一致。然而，兩種試驗方法(fa)的不一致之處主要(yao)表現在色差變化方面，其中灰色性能表現最好，黄色性能次之，而黑色性能表現最差。 不同顏色聚氨(an)酯面漆在同一人工加速老化試驗中產生結果不一致的(de)主要因素源於顏料本身的性質。因為不同顏色的顏料(liao)對光源(yuan)的吸收速度存在明顯差异，一般來說，顏色越深，其(qi)對光能的(de)吸收速度越快，相(xiang)應的色差變化幅度也就(jiu)越大。因此，在老化試驗中，黑色(se)漆膜的(de)色差變化最為明顯，是色差最大的顏色。
上一条：拉力試驗(yan)機測試環境有什麼要求(qiu)？ 下一条：什(shen)麼叫兩箱式冷熱冲擊(ji)試驗箱