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    涂層老化性能測試及標準

    嘉峪檢測網        2023-07-16 21:45

    懸疑電視劇《沉默的真相》劇照中發白的真石漆、開裂的涂有白色粉末涂料的鐵皮椅,究竟是如何變化的,其中之一就是老化。
     
    涂料擁有鮮艷多樣的外觀裝飾效果,方便的涂裝施工及維修,但作為一種高分子材料,不可避免的存在著老化問題,由于暴露在太陽光的輻射以及熱和水,而出現失光、變色、生銹、開裂、脫落等老化性能破壞現象,這嚴重影響產品性能和外觀表現,導致產品過早失效。涂層的老化是導致涂料的保護功能及裝飾效果喪失的主要原因,因此如何預測評價涂料的老化性能是涂料應用中一個重要的研究內容。
     
    1.涂料老化性能測試類型
     
    (1)涂層老化的影響因素:
     
    決定材料耐老化性的主要因素是輻射、溫度和水(濕度),這三大因素對材料老化的影響還存在復雜的協同作用。
     
    光輻射:太陽光譜主要由紫外光譜、可見光譜和紅外光譜組成。紫外線輻射對材料破壞最大,而且波長越短,材料對其的吸收率越大;同時波長越短,其光子包含的能量就越大;對化學鍵破壞的能力也越大。
     
    溫度:高分子材料的降解過程中,溫度對反應速率的影響是溫度每上升10℃,反應速率就會增加1 倍。高溫會對自由基光化學反應的第二步反應產生較大的影響,高溫會增加分子的移動,提高氧的擴散效率及反應形成的自由基的擴散。
     
    水(濕度) :水對材料的影響以噴淋、冷凝、浸泡和濕度的形式出現。一般情況水是一種載體,富含溶解氧的水滲透進入材料的內部時,將大量的氧帶入,促使材料內部產生化學變化,同時會將材料成型前加入的助劑析出。水的滲入會導致表面層的體積膨脹,與內層材料間產生應力,當蒸發時又產生收縮,引起相反的應力,這種交替變換會對材料產生疲勞作用,導致材料表面易于開裂。水作為大多數涂料粘合劑的增塑劑,可降低涂料的玻璃化轉變溫度(Tg)。增塑后的涂層使得小分子更容易在涂層中遷移。水也可以從涂層內或涂層與基材之間的界面上置換其他分子,導致附著力喪失。此外,當涂層因吸濕而膨脹時,水可在涂層中引起應力變化,但這種變化由于其與基材的粘附而受到限制。
     
    (2)涂層老化測試方法:
     
    判定耐久性的方式可劃分為兩大類:人工氣候老化試驗和自然大氣暴露試驗。人工氣候老化試驗按光源主要可分為碳弧燈、氙燈和紫外熒光燈,由于碳弧燈的輻射光譜與太陽光譜差別太大,在國內已較少使用。三種光源的老化加速效果是碳弧燈>氙燈>紫外熒光燈。自然大氣暴露試驗根據陽光對樣板照射過程可分為直接暴露和間接暴露。間接暴露包括玻璃板下暴露和鏡面反射會聚暴露( 如EMMQUA) ,加速效果是EMMQUA>直接暴露>玻璃板下暴露。
     
    目前世界各國對外墻涂料的老化性能的試驗判定方法不相同。例如美國以自然大氣暴露試驗作為老化性能的主要判定方法;德國是人工氣候老化和自然大氣暴露兩種方法共同采用,側重自然暴露;日本是1995 年以前為人工老化,從1995年起日本標準中除保留人工氣候老化外,還引入了自然大氣暴露試驗項目。國內至今仍以人工氣候老化作為主要的評價標準。
     
    涂料常見人工加速老化實驗的相關標準如下:
     
     
    2.涂層老化的評級辦法
     
    涂料老化評級按GB/T 1766-2008《色清和清漆 涂層老化的評級辦法》中進行評定。該標準規則了涂層老化的評級通則、老化單項目標的評級辦法及裝修性涂層和保護性涂層的老化綜合評級辦法。簡述常用的幾個單項等級的鑒定。
     
     
    2.1 失光等級的鑒定
     
    目測漆膜老化前后的光澤改變程度及按GB/T 9754測定老化前后的光澤,核算失光率。用下式核算失光率(%):
     

     
     
    2.2 變色等級的鑒定
     
    2.2.1 儀器測定法
     
    按GB/T 11186.2和GB/T 11186.3測定和計算老化前后的樣板之間的色差值,評級如下。
     
    變色程度和變色等級
     

     
     
    2.2.2 目視比色法
     
    當漆膜外表高低不平及漆膜外表色彩為兩種或多種色彩等不適用于儀器法測定時,宜選用目視比色法。依照GB/T 9761的規則將老化后的樣板與未進行老化的樣板(規范版)進行比色,按漆膜老化前后色彩改變程度參照GB 250用灰色樣卡進行評級。
     
    2.3 粉化等級的鑒定
     
    天鵝絨布法粉化的鑒定按ISO 4627-7進行,膠帶法粉化等級按ISO 4628-6進行。
     
    2.4 開裂等級的鑒定
     
    漆膜的開裂等級用漆膜的開裂數量和大小來表明,如有也許,還可標明開裂的深度類型。開裂深度首要有三種類型:表明沒有穿透漆膜的外表開裂;表明穿透外表漆膜,但對底下各層漆膜基本上沒有影響的開裂;表明穿透全部漆膜系統的開裂,可見底材。
     
    2.5氣泡、生銹、剝落、長霉、斑點、玷污等級的評定
     
    漆膜起泡等級用漆膜起泡密度和起泡的大小表示,表示方法為起泡密度不和起泡大小等級;
    漆膜生銹等級用漆膜表面的銹點(銹斑)數量和銹點大小表示,表示方法為銹點數量和銹點大小的等級;
    漆膜剝落的等級用漆膜剝落的相對面積和剝落暴露面積的平均大小表示,可根據漆膜體系破壞的層次,表示剝落的深度。
    漆膜的長霉等級用涂層的長霉數量和長霉大小表示;涂層斑點的等級用斑點的數量和斑點的大小表示;玷污的等級用涂層的玷污成度表示。
     

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