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氟碳涂层耐老化性能测试常用的实验方法!

氟碳涂料作为户外建筑耐候防护的高端产品,因氟碳树脂特性及高品质颜料、高性能助剂、溶剂等相互作用形成的涂层具有超强的耐候性能,长期户外使用不变色、不粉化、不脱落,寿命可达15年以上。

氟碳涂层的耐候性是指涂层在外部环境(如阳光、空气、水、凝露、工业气体、微生物)作用下保持原有性能的能力。涂层在使用过程中会因受到外部环境的影响而出现一些不可逆的破坏现象,如:变色、失光、粉化、开裂、生锈、剥落、斑点和沾污等。长期暴露于户外的建筑物、钢结构、桥梁、大型雕塑等因防护涂层老化破坏造成巨大损失,逐渐引起涂料生产、涂装行业的关注,对于涂料质量来说,涂层的耐候性、耐久性能成为重要指标,尤为重要。

涂层老化的成因

涂层老化的原因包括内因和外因,内因与涂料的成膜物类型及所用的颜填料、助剂等原材料有关,也与涂料的配方体系有较大关系;外因指涂层曝露于户外环境下受到阳光、雨水、凝露、气温、氧气、霉菌和工业气体等多种破坏因素的作用。

涂层老化实验的主要方法

涂层老化实验的方法分自然曝露实验和人工气候加速老化实验室实验。

自然曝露实验

自然曝露实验是指涂层直接曝露于自然环境下,考查涂层在特定环境下的耐候性能。自然环境根据气候特征可分为干热气候、湿热气候、寒冷气候等,行业内自然曝晒实验数据多来自佛罗里达州和亚利桑那州两大曝晒场,一般采用的标准主要为GB/T 9276―1996《涂层自然气候曝露实验方法》和ISO 2810:2004《色漆和清漆涂层自然老化曝露及评定》。

人工气候加速老化实验

人工气候加速老化实验是利用实验箱来模拟自然气候作用与涂层。与自然条件下的自然曝露实验相比,人气候工加速老化实验仅涉及了如光强、温度、喷淋、凝露、湿度等几个有限的因素,并对这几个因素进行控制、调节,从而可达到加速老化实验的目的。

人工加速老化实验可根据采用的光源不同进行分类,常用的为荧光紫外灯型、氙弧灯型。

1荧光紫外灯型

荧光紫外灯型老化机的光源主要是模拟自然光中的紫外波段,并通过对光强、温度、喷淋、凝露等因素进行控制来进行加速老化实验。常见的荧光紫外灯有UVA(UVA-340、UVA-351)和UVB(UVB-313、F40)2种。其光谱与自然光的对比见图1、图2。

从图1、图2 可以看出,UVA、UVB 的发射光谱集中在紫外波段280~360 nm,缺少了自然光中的红外光部分,其中UVB-313 灯发出的光含有低于295 nm(自然光截止波长)以下的辐射,可能会对材料的老化实验造成一定的偏差,但由于荧光紫外灯老化实验方法可以较快地考查、比较、遴选某些特殊材料的耐候性能,因此目前仍广泛应用。

荧光紫外灯型人工加速老化实验涂料行业的相关标准为GB/T23987-2009《色漆和清漆 涂层的人工老化曝露于荧光紫外线和水》和ISO11507:2007《色漆和清漆 涂层的人工老化曝露于荧光紫外线和水》。

2氙弧灯型

氙弧灯型老化机主要部件有:氙弧灯光源系统、滤光器、喷水系统、冷却系统、增湿系统、辐照度控制器、样板架等。冷却方式有风冷和水冷。结构上有平板式和旋转式2 种。

从图3可以发现,氙灯发出的光谱与自然光的光谱非常接近,特别是在紫外部分和可见光部分,所以氙弧灯老化实验可以更好的模拟自然光来考查涂层在户外的耐久性,目前许多涂料产品标准采用氙灯老化机进行人工加速老化实验。

氙弧灯型人工气候加速老化实验的涉及涂料行业的标准为GB/T1865-2009 《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露(滤过的氙弧辐射)》和ISO11341:2004《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露(滤过的氙弧辐射)》。

影响人工加速老化实验与户外曝露实验相关性的环境因素

(1)地区差异,不同的实验地点对天然曝露实验的结果有很大的影响;

(2)季节差异,四季的差别能明显影响天然曝露实验结果;

(3)人造光源与自然光光谱能量分布差异导致的影响;

(4)人造光源设定高于实际使用的辐照度造成的影响;

(5)人工老化箱设定的光照与黑暗的循环变化造成的影响;

(6)人工老化箱内的试样温度高于实际使用温度造成的影响。

涂层耐老化实验在涂料领域的应用越来越广泛,涂层耐候性能作为衡量涂料抵抗环境影响性能的一个重要指标,其方法标准在涂料行业内是必不可缺的。由于天然曝露实验周期长,受到的不确定因素影响大,众多涂料行业相关标准将人工加速老化实验列入要求,以便考查涂料的耐候性。

 

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