水性涂料涂层耐老化测试

涂层的耐候性是指涂层在外部环境（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。暴露于户外的建筑物、汽车、钢结构等，每年由于外在涂层的变色、粉化、剥落等老化破坏造成巨大的损失，逐渐引起人们的重视并成为关注的重点。对涂料质量来说，涂层的耐候性能显得尤为重要。

1 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很大关系。涂层老化的外因指涂层曝露于户外环境下，受到多种破坏因素的作用，主要是阳光、雨水、凝露、气温、氧气、霉菌和工业气体等。

2 涂层老化实验的主要方法

涂层老化实验的方法分天然曝露实验和实验室人工气候加速老化实验。

2.1 天然曝露实验

天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、亚湿热气候、亚湿热工业气候、寒冷气候和寒温高原气候等。通常天然曝露实验采用的标准主要有：GB/T

9276―1996《涂层自然气候曝露实验方法》和ISO2810:2004《色漆和清漆涂层自然老化曝露及评定》。标准主要内容如下：

(1) 曝露场

按标准规定设置，内有曝露试板架、气象装置等，曝露架是摆在曝露场内用于曝露实验的支架，由惰性材料制成，结构坚固，曝露架可分为朝南45°、朝南2 °、垂直、水平等。

(2) 实验样板

除另有规定外，实验样板基材应采用实际使用的底材，其处理方法按GB/T9271—2008/要求进行，经商定也可使用其他底材和处理方法。样板的面积应＞0.03 m2，边长应＞100 mm，一般规定为250mm×150 mm。

(3) 样板制备及背面、边缘的涂装

除另有规定或商定，涂膜的制备及厚度应参照各种受试产品标准规定进行。除另有规定或商定外，喷涂完Zui后1

道烘干型涂料的样板应在恒温恒湿室内养护1 d 后， 自干型应在恒温恒湿室内养护7 d后，方可进行实验。应选择适宜的涂料对每1

块样板边缘、背面进行涂装，封边宽度一般为5 mm，并放置至涂膜干燥。推荐使用受试样品或耐候性、防腐性良好的涂料。

(4) 样板标识方法

从样板制备开始，用涂料或记号笔按施涂次序在每块样板背面标出所施涂的涂料样品编号（每种涂料样品的唯一性标识），施涂完工后从样板背面的标识可追溯到所施涂的样品。

(5) 样板放置

将样板放置在曝露架上，使用瓷绝缘子固定样板。

(6)样板检查

样板的曝露期限，

可按产品标准的要求或商定，也可规定曝露样板达到某一老化破坏程度作为曝露期限。投试前应先观测样板涂膜外观以及要求测定的物理机械性能等并做记录。以年或月作为曝露实验的时间单位。曝露投试季节一般规定在每年春末夏初，除非另有规定，检查间隔为在投试3

个月内，每半月检查1 次样板；在投试3 个月后至1 a 期间，每月检查1 次样板；在曝露超过1 a 后，每3

个月检查1次样板。当天气骤变时，应随时检查。如果规定在一定的曝露周期，需洗涤样板，则在检查前用棉纱在自来水或纯水中冲洗，晾干后检查；若规定需进行抛光的，则按规定进行抛光处理，再检查。曝露试板检查按GB/T

1766—2008 规定进行。

(7)气象数据收集

曝露实验场内设有气象观测仪器，每3 个月收集1次气象数据，主要包括：日照时数、太阳辐射量、气温、湿度、降雨量、风向和风速等。

2.2 人工加速老化实验

人工加速老化实验是利用实验箱来模拟自然气候作用。与自然条件下的天然曝露实验相比，人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。

根据采用的光源进行分类， 涂层老化实验常用是：荧光紫外灯型、氙弧灯型。

2.2.1 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。

UVA-340 灯和自然光的光谱功率分布,UVB 灯和自然光的光谱功率分布