今天小編給大家分享的是關(guān)于涂層老化試驗(yàn)的測定方法的文章，一起來的看看吧。

老化試驗(yàn)

產(chǎn)品涂裝后在使用過程中受到各種不同因素的作用，使涂層的物理化學(xué)和力學(xué)性能引起不可逆轉(zhuǎn)的變化，并最終導(dǎo)致涂層的破壞，這種現(xiàn)象一般稱為涂層的老化。
涂層的老化是由于涂層在大氣中經(jīng)受光、熱、氧氣、風(fēng)、雪、雨、露、溫度、濕度及各種化學(xué)介質(zhì)等因素的影響，涂料中高分子聚合物的鏈狀結(jié)構(gòu)逐漸斷裂、涂層強(qiáng)度隨之下降而引起的。涂層老化的主要表現(xiàn)為失光、變色、粉化、裂紋、起泡、泛金、斑點(diǎn)、長霉、脫落等現(xiàn)象。
涂層的老化試驗(yàn)是評價(jià)涂料本身對大氣的耐久性，亦即實(shí)際使用壽命。這種耐久性的優(yōu)劣代表了該涂料的真正實(shí)用價(jià)值，是該涂料各種技術(shù)性能指標(biāo)的綜合表現(xiàn)。
測試涂層的耐老化性最直接、最可靠的方法是大氣老化試驗(yàn)，即把涂層試樣置于一定的大氣條件下曝曬，通過試樣的外觀檢查以鑒定其耐久性。由于我國幅員遼闊，氣候類型復(fù)雜，各地區(qū)的氣候條件如光照、溫度、濕度等差異很大，甚至在同一地區(qū)亦有不同的小氣候，如農(nóng)村大氣、工業(yè)大氣等，所以往往同一種涂料產(chǎn)品，在不同地區(qū)使用耐久性大不一樣。為了全面考核一個(gè)產(chǎn)品的耐老化性，必須在各種氣候條件下同時(shí)進(jìn)行曝曬試驗(yàn)。

大氣老化試驗(yàn)雖然方法簡單，數(shù)據(jù)可靠，但費(fèi)時(shí)過長，某些耐候性好的品種可能需要幾年、十幾年乃至更長的時(shí)間才能看出結(jié)果，這樣，不利于涂料新產(chǎn)品的研制，也不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。因此，人工加速老化試驗(yàn)在考核涂層的耐候性方面亦得到了廣泛的應(yīng)用。人工加速老化試驗(yàn)是基于大量的天然曝曬試驗(yàn)的結(jié)果，從中找出規(guī)律，找出氣候因素與漆膜破壞之間的關(guān)系，在試驗(yàn)室內(nèi)模仿自然界中各種氣候因素創(chuàng)造出所謂人工氣候，并且達(dá)到一定的加速性。
人工加速老化試驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較快地平行比較出不同涂料產(chǎn)品耐候性的優(yōu)劣，但卻難以確定其實(shí)際使用壽命，即人工加速老化試驗(yàn)與大氣曝曬試驗(yàn)的結(jié)果之間尚沒有一個(gè)準(zhǔn)確的變換系數(shù)，雖然國內(nèi)外均作了不少的工作，也得出了一些地區(qū)某些涂料品種的人工加速與天然老化的對比關(guān)系，但由于天然曝曬不是恒定的，氣候變化反復(fù)無常，而且不易重復(fù)出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)難以模擬。另外，即使是同一涂料品種，由于顏色不同，其人工加速老化的實(shí)驗(yàn)周期也不相同，所以，涂料產(chǎn)品的耐候性最終還需依賴于大氣曝曬試驗(yàn)，雖然如此，人工加速老化試驗(yàn)仍不失為一種快速、實(shí)用的評價(jià)涂料產(chǎn)品耐候性的方法。

8.1 大氣老化

涂層的耐大氣老化性可以定義為涂層或涂層體系抵抗它們所受到的曝曬條件的破壞影響程度，它受到曝曬方法、地點(diǎn)和季節(jié)的影響。由于產(chǎn)品一般都用于各種氣候類型的自然條件下，而大氣老化試驗(yàn)的結(jié)果主要與受試環(huán)境有關(guān)，所以，大氣老化試驗(yàn)的關(guān)鍵是曝曬場地的選擇。由于我國幅員遼闊，各地區(qū)氣候條件差異很大，在不同的地區(qū)曝曬試驗(yàn)結(jié)果也將相差懸殊，所以曝曬場地應(yīng)選擇在能代表某一氣候類型最嚴(yán)酷的地區(qū)或近似實(shí)際使用的環(huán)境條件下建立。
8.1.1 試驗(yàn)環(huán)境分類
由于氣候條件的復(fù)雜性，一般的分類是不能概括所有的氣候的，但下述分類可供參考：

( 1 ）濕熱帶氣候
最冷月份的平均溫度大于18℃和每年大部分時(shí)間的相對濕度大于75 ％者。

l ）沒有旱季的濕熱帶氣候。
2 ）有旱季的濕熱帶氣候。
( 2 ）熱帶氣候
最冷月份的平均溫度大于18℃ 和每年大部分時(shí)間的相對濕度小于75 ％者。

( 3 ）極干燥氣候
樹木不能生長的環(huán)境。
1 ）草原氣候。
2 ）沙漠氣候。．
( 4 ）溫帶氣候
最冷月份的平均溫度在3 -18℃之間。
1 ）沒有旱季的溫帶氣候。
2 ）有干旱夏季的溫帶氣候（大陸性氣候）。
3 ）有干旱冬季的溫帶氣候。
( 5 ）寒帶氣候

最冷月份的平均溫度低于3℃ 和最暖月份平均溫度高于10℃者。 1 ）沒有旱季的寒帶氣候。
2 ）有干旱冬季的寒帶氣候。
( 6 ）極地氣候
最暖和月份平均溫度低于10℃者。
1 ）凍土帶氣候，最暖和月份的平均溫度大于0℃者。
2 ）永久凍土帶氣候，最暖和月份的平均溫度低于0℃者。

( 7 ）高山氣候
有高的紫外線輻射，并且溫度每天和季節(jié)性地大幅度地變化者。

周圍環(huán)境也是選擇大氣老化試驗(yàn)曝曬場地時(shí)必須考慮的重要因素。因?yàn)椴煌沫h(huán)境其空氣中腐蝕介質(zhì)的成分亦不相同，也將影響大氣老化試驗(yàn)結(jié)果。周圍環(huán)境一般可劃分成下述幾種類型：
① 都市型；② 工業(yè)型；③ 海洋型；④ 鄉(xiāng)村型；⑤ 混合型（工業(yè)-海洋型，都市-鄉(xiāng)村型等）。
8.1.2 試驗(yàn)環(huán)境的選擇
鑒于不同氣候條件及周圍環(huán)境對大氣老化試驗(yàn)結(jié)果的影響，所以某一涂料品種的耐候性指標(biāo)一般是指該涂料在一定的氣候條件及周圍環(huán)境下大氣曝曬試驗(yàn)的結(jié)果，而在不同的氣候條件及環(huán)境下試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)結(jié)果差異很大。故在考察用于某些大型永久性設(shè)施的涂料產(chǎn)品的耐大氣老化性時(shí)，可在永久性設(shè)施的所在地或與其氣候、環(huán)境條件相同的地方設(shè)置曝曬場，而若全面考核其耐候性，則應(yīng)在各氣候類型區(qū)域內(nèi)氣候及環(huán)境條件最惡劣的地方設(shè)置曝曬場，同時(shí)進(jìn)行曝曬試驗(yàn)，以取得統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)，從而確定該涂料在不同氣候條件下的耐候性。
所設(shè)立的曝曬場四周應(yīng)空曠，場地要平坦，并保持當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖粻顟B(tài)，草高不能超過30cm ，如有積雪時(shí)，不要破壞積雪的自然狀態(tài)；其四周障礙物至曝曬場的距離要求至少是該障礙物高度的三倍，以便使試驗(yàn)試板能充分受到大氣各種因素的作用。曝曬場附近應(yīng)無工廠煙囪、通風(fēng)口和能散發(fā)大量腐蝕性化學(xué)氣體的裝置。工業(yè)氣候曝曬場應(yīng)設(shè)在工廠區(qū)內(nèi)，沿海地區(qū)或海島曝曬場應(yīng)在海邊并有代表性的地方。遠(yuǎn)離氣象臺(tái)（站）的曝曬場應(yīng)設(shè)立氣象觀測站。曝曬場還應(yīng)有專門的工作室和貯存室。

8.1.3 試驗(yàn)設(shè)備

曝曬架可用鋼材或木材制成，并用耐候性良好的淺灰色涂料涂裝，其結(jié)構(gòu)力求簡便、牢固，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)力的吹刮，曝曬架的結(jié)構(gòu)見圖4.2 -25 和圖4.2 -26 。骨架全部采用（30 X 4 )mm的角鋼。

圖4.2-25 曝曬架面

圖4.2-26 固定角度曝硒架

1 -螺栓 2 -角鋼（40x4 )mm〔 或不等邊角鋼( 35x20x3 )mm〕 ф-緯度角

對于做不同角度對比試驗(yàn)等研究場合用的曝曬架，可采用如圖4.2 -27 所示的可調(diào)角度的曝曬架。

圖4.2－27可調(diào)角度曝曬架

試板可采用25.4mm或38.1mm瓷絕緣子固定，試板行距為50-70mm。曝曬架應(yīng)面朝正南方，與水平面成當(dāng)?shù)氐木暥冉前惭b，準(zhǔn)確度±1 °, 曝曬面的底邊離地面高0.5m 。曝曬架的行距以互不遮陽和便于工作為原則。北緯35°以南地區(qū)行距取1 -1.5m 為宜；35°以北地區(qū)按下式計(jì)算: L = Htg （ф＋23°27′)
式中L ― 兩行曝曬架之間的距離（m ) ;
H ― 曝曬面上下兩端高度差（m ) ;
ф― 當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋?
tg ---為當(dāng)?shù)氐乩砭暥扰c太陽赤緯度最大絕對值之和的正切；
23°27′ ― 常數(shù)，太陽赤緯度最大值。

8.1.4 試樣制備與試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)

曝曬試板可采用150mm ×250mm×( 0.8 -1.5 ) mm 的普通低碳薄鋼板或150mm x 250mm x ( 1 -2 ) mm的鋁、鎂合金板材，試板的反面亦必須涂漆保護(hù)，且最好采用比正面漆膜破壞速度慢的品種。試板的涂漆宜采用噴涂法施工，對噴涂道數(shù)及漆膜厚度的要求見表4.2 -9 。

表4.2 -9 大氣老化試驗(yàn)時(shí)的漆膜厚度

根據(jù)需要也可以采用產(chǎn)品涂裝時(shí)的實(shí)際施工厚度。
待最后一道漆完全干燥后，應(yīng)用耐候性良好的異色自干漆將試板封邊，每一個(gè)涂料品種應(yīng)同時(shí)用同樣的施工方法制備符合要求的兩塊曝曬試板和一塊標(biāo)準(zhǔn)板（比較用）。曝曬試板應(yīng)在室內(nèi)放置7 天使漆膜充分固化后再投入試驗(yàn)。
在試板曝曬的前三個(gè)月期間，每半個(gè)月檢查一次漆膜變化情況，三個(gè)月后至一年以內(nèi)，每一個(gè)月檢查一次，一年以后，每三個(gè)月檢查一次。由于涂料品種及曝曬地區(qū)破壞速度的不同，檢查周期可根據(jù)具體情況適當(dāng)變更，但在雨季或天氣驟變時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查，如有異常現(xiàn)象應(yīng)作記錄或拍照。位于風(fēng)砂過多的曝曬場，試板應(yīng)經(jīng)常用軟掃帚打掃干凈，以便試板充分受到其它大氣因素的作用。
由于在進(jìn)行試板老化程度的評價(jià)時(shí)易出現(xiàn)人為的誤差，所以在進(jìn)行同一批樣板的老化試驗(yàn)時(shí)，最好指定專人從始至終負(fù)責(zé)到底，若必須換人時(shí)，原工作人員必須隨同新工作人員檢查二次以上。一批試板最好由一二人共同負(fù)責(zé)，以盡量減少人為的誤差。
涂層經(jīng)過一段時(shí)間的老化試驗(yàn)后，必然會(huì)出現(xiàn)失光、變色、粉化等現(xiàn)象，要定期予以檢查、記錄，根據(jù)不同情況，可分別從失光、變色、粉化、裂紋、起泡、生銹、長霉、斑點(diǎn)．泛金、脫落、沾污11 個(gè)方面來進(jìn)行評價(jià)，依變化程度分為5 個(gè)等級，0 級最好，1 級次之．4 級最差。其具體評價(jià)方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1766 -1995 《 漆膜耐候性評級方法》 ，然后根據(jù)各單項(xiàng)的變化情況來進(jìn)行漆膜耐老化性優(yōu)劣的綜合性評價(jià)，其分級標(biāo)準(zhǔn)見表4.2－10和 表4.2 -11 。
檢查試板前，試板下半部分用毛巾或棉紗在清水中洗凈晾干以便檢查失光、變色等現(xiàn)象，上半部不洗部分，檢查粉化、長霉等現(xiàn)象。上述老化現(xiàn)象可同時(shí)進(jìn)行檢查。

試板老化試驗(yàn)的終止應(yīng)根據(jù)各種漆膜老化破壞的程度及具體要求而定，一般達(dá)到“差級”中的任何一項(xiàng)即可停止試驗(yàn)。
表4.2 -10 保護(hù)性漆膜耐老化性綜合評價(jià)

表4.2 -11 裝飾性漆膜耐老化性綜合評價(jià)

8.2 人工加速老化

人工加速老化試驗(yàn)是模擬自然界中各種氣候因素而在試驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造的人工氣候條件下的試驗(yàn)。人工氣候能夠達(dá)到加速試驗(yàn)的目的，從而縮短了老化試驗(yàn)周期，可以在較短時(shí)間評價(jià)涂料產(chǎn)品耐候性的優(yōu)劣。
( l ）試驗(yàn)設(shè)備與操作
人工加速老化試驗(yàn)在人工老化機(jī)內(nèi)進(jìn)行。人工老化機(jī)的構(gòu)造大致可以分為上、中、下三個(gè)部分。上部主要為老化機(jī)的控制盤，裝有各種控制儀表及開關(guān)，可以視不同情況改變加速老化試驗(yàn)的溫度、濕度、降雨量、降雨周期等參數(shù)。中部為樣品進(jìn)行老化的試驗(yàn)室，其內(nèi)壁由不銹鋼制成，為了增加室內(nèi)的保溫性能，在其內(nèi)壁周圍填充了保溫材料。試驗(yàn)室中部懸掛著光源，由于該光源（如碳弧燈和氙燈）光譜波長范圍不同及分布量的不同，所以，不同的光源對老化試驗(yàn)的加速性亦是不一樣的。如紫外線碳弧燈的光譜在波長為300-380nm 的部分具有很大的分光能量，可見光和紅外光部分的能量則很小，故其老化試驗(yàn)的加速性較快。而氙燈的光譜能量分布較之紫外線碳弧燈相比要更為接近太陽光，故老化試驗(yàn)的模擬性要好，但其加速性卻較前者要慢。試驗(yàn)室內(nèi)還有一個(gè)一定直徑的轉(zhuǎn)鼓圍繞著光源作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證轉(zhuǎn)鼓上的試樣能受到均勻的光照。在試驗(yàn)室內(nèi)后部或側(cè)面，還裝置有幾個(gè)噴嘴，能對轉(zhuǎn)鼓上的試樣自動(dòng)地定時(shí)噴水以模仿天然降雨。試驗(yàn)室內(nèi)的溫度可由室內(nèi)的冷卻噴嘴和溫度換向器來調(diào)節(jié)；濕度則可由發(fā)濕箱產(chǎn)生濕潤的空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入試驗(yàn)室內(nèi)。發(fā)濕箱、鼓風(fēng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等安裝在人工老化機(jī)的下部。
( 2 ）試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)
影響人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果的因素除光源外，溫度、相對濕度、降雨周期以及降雨用的水質(zhì)都是老化試驗(yàn)過程中的重要因素。但各國對其控制標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的。如溫度控制，我國要求控制試驗(yàn)室的空氣溫度為（45 ±2 ) ℃，日本及美國則要求通過觀測黑板溫度計(jì)來控制試驗(yàn)室內(nèi)的樣板表面溫度。日本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的老化試驗(yàn)黑板溫度為（63 ±3 ) ℃，美國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定黑板溫度為（63 ±5 )℃ 。我國要求試驗(yàn)室內(nèi)的相對濕度為（65－75 ) % ，美國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在試驗(yàn)周期的光照－不噴水期間，其相對濕度應(yīng)為（50 ±5 ) ％。
降雨周期我國規(guī)定為每小時(shí)降雨12min ，美國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每120min 內(nèi)降雨18min 。人工加速老化試驗(yàn)的用水要求采用蒸餾水及離子交換樹脂凈化水，蒸餾水用于冷卻，離子交換樹脂凈化水用于降雨，以避免因自來水的硬度較高造成的水垢影響漆膜尤其是白色漆膜的試驗(yàn)結(jié)果，亦避免了因各地自來水水質(zhì)的不同而造成的試驗(yàn)誤差。
涂料產(chǎn)品在人工加速老化試驗(yàn)過程中其變化規(guī)律與天然曝曬試驗(yàn)相似，即在初期變化較明顯，后期變化逐漸平穩(wěn)，因此其檢查周期在初期要短一些，要求每隔48h 便停機(jī)檢查一次樣板，待試驗(yàn)進(jìn)行到192h 后則每隔96h 停機(jī)檢查一次樣板即可。每次檢查后，樣板在試驗(yàn)機(jī)中的上下位置應(yīng)該互換。終止指標(biāo)應(yīng)根據(jù)各種漆膜老化破壞的程度及具體要求而定。一般當(dāng)漆膜破壞情況達(dá)到（漆膜老化試驗(yàn)評級法》（GB /T1766 －1995 ）綜合評級的“差級”中的任何一項(xiàng)時(shí)，即可停止試驗(yàn)。評級標(biāo)準(zhǔn)參照大氣老化試驗(yàn)中的表4.2－10 和表4.2－11。