涂料分為底漆、膩?zhàn)?、中間漆和面漆，廣泛應(yīng)用于混凝土建筑、鐵道車輛、大型鋼結(jié)構(gòu)等物體表面。施工后，涂層在物體表面形成涂膜，可以保護(hù)基底，裝飾物體。涂層的質(zhì)量取決于其物理能量指數(shù)，物理能量指數(shù)表現(xiàn)為涂層的使用壽命，即涂層對(duì)大氣的耐久性。涂料的耐久性代表了其使用價(jià)值，因此涂料的耐候性試驗(yàn)可以驗(yàn)證涂料的質(zhì)量。
面漆漆膜老化是指在各種氣候區(qū)域，陽(yáng)光、風(fēng)、雪、雨、露、溫度、濕度、化學(xué)氣體等各種大氣因素對(duì)漆膜的破壞作用。漆膜的耐久性可以通過(guò)檢查漆膜的老化來(lái)判斷。漆膜耐久性試驗(yàn)方法主要有自然暴曬和人工加速老化。自然曝曬試驗(yàn)受氣候條件、地理位置和季節(jié)變化影響嚴(yán)重，且耗時(shí)較長(zhǎng)。因此一般采用人工加速老化試驗(yàn)?zāi)M自然暴曬，進(jìn)行漆膜耐久性試驗(yàn)。大量的自然暴曬試驗(yàn)結(jié)果表明，影響漆膜耐久性的主要因素是光照、溫度、雨露。人工加速老化試驗(yàn)是基于自然暴曬試驗(yàn)總結(jié)出的規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)室模擬相應(yīng)的氣候因素，給出一定的加速度，以克服自然暴曬試驗(yàn)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的不足。
目前我國(guó)漆膜耐久性試驗(yàn)主要依據(jù)GB/T1865-2009《人工輻射暴露的油漆和清漆及氙弧輻射的人工氣候老化》和GB/T 14522-2008《機(jī)械工業(yè)用塑料、涂料和橡膠材料人工氣候加速試驗(yàn)方法》。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用人工加速法模擬自然氣候下光、溫度、雨露對(duì)漆膜的破壞，但這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注點(diǎn)不同。GB/T 1865-2009采用過(guò)濾式氙弧燈光源，其光譜能量分布接近太陽(yáng)光，包括紫外(uv)、可見光和紅外(IR)，光譜在295 ~ 800 nm范圍內(nèi)。同時(shí)模擬自然氣候下的溫度和降雨情況，模擬性好但加速慢。GB/T14522-2008采用熒光紫外管光源，主要產(chǎn)生紫外線能量，光譜在290 ~ 400 nm范圍內(nèi)。由于短波紫外線是造成戶外材料老化的主要因素，同時(shí)模擬了自然氣候下的溫度和露水情況，其加速性較好。熒光紫外燈管通常分為三種。UVA-340燈管模擬陽(yáng)光中的紫外線，主要用于戶外產(chǎn)品的光老化測(cè)試；UVA-351燈管模擬太陽(yáng)光透過(guò)玻璃的紫外線部分，主要用于室內(nèi)產(chǎn)品的光老化測(cè)試；UVB-313燈管具有更強(qiáng)的紫外線能量，可以加速材料的老化?？焖偈r(shí)，廣泛應(yīng)用于漆膜耐久性試驗(yàn)。為了找出人工加速老化中上述兩種測(cè)試方法之間的關(guān)系，進(jìn)行了氙弧燈和熒光紫外燈對(duì)面漆漆膜破壞作用的對(duì)比試驗(yàn)。
二.測(cè)試方法概述
以濾光氙弧燈和UVB-313燈管為測(cè)試光源，在相同的氣候條件下，同時(shí)照射不同顏色的面漆漆膜。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)比數(shù)據(jù)，分析總結(jié)兩種測(cè)試方法的關(guān)系。
三 .漆膜模板的涂層選擇和制備
面漆在涂料組成中主要受環(huán)境因素影響，因?yàn)橥苛系墓饫匣F(xiàn)象首先從面漆開始。目前，鐵路車輛等鋼結(jié)構(gòu)常用聚氨酯面漆，耐候性相對(duì)較好。因此，選擇聚氨酯面漆作為測(cè)試涂層，并選擇黑色、灰色和黃色三種具有代表性的聚氨酯面漆作為具體測(cè)試對(duì)象。漆膜模板基材選用普通碳鋼板，模板尺寸為75mmxl50mmx1mm。噴涂前，先用二甲苯或溶劑汽油將試板除油，再用砂紙除銹或去除油污，除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到St2.5，除銹后用丙酮清洗試板表面。漆膜采用噴涂制備，間隔24h完成兩次。漆膜總厚度為60 ~ 7O nm。噴涂過(guò)程完成后，漆膜樣品應(yīng)在23℃和50%相對(duì)濕度下放置168小時(shí)，然后才能用于試驗(yàn)。
四.試驗(yàn)條件
4.1氙氣弧光燈人工加速老化試驗(yàn)
氙弧燈的人工加速老化試驗(yàn)按照GB/TL 865—1997《色漆和清漆的人工風(fēng)化及人工風(fēng)化暴露過(guò)濾的氙弧輻射》進(jìn)行。測(cè)試時(shí)黑板溫度為(65±2)℃，輻照度為0.51 W/㎡ (340 nm)，運(yùn)行方式為連續(xù)光照，干燥周期為102min，浸泡時(shí)間為18 min，干燥時(shí)相對(duì)濕度為40% ~ 60%。
氙疝氣燈管
4.2熒光紫外人工加速老化試驗(yàn)
熒光紫外人工加速老化試驗(yàn)按照GB/T 14522-2008《機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗(yàn)方法》進(jìn)行。光照階段，黑板溫度60℃，輻照度0.68 W/㎡ (UVB-313)，光照周期4h；冷凝階段，黑板溫度為50℃，冷凝周期為4h。
五.測(cè)試結(jié)果的對(duì)比分析
5.1測(cè)試結(jié)果
同時(shí)，將黑色、灰色、黃色面漆的試樣分別放入氙弧燈老化試驗(yàn)箱和熒光紫外老化試驗(yàn)箱中，分別在100h、200h、500h、1000 h對(duì)面漆色差、失光、粉化、起泡等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于三種顏色的面漆，無(wú)論在氙弧燈老化試驗(yàn)還是熒光紫外人工老化試驗(yàn)中，均無(wú)起泡、無(wú)鍍金、沒(méi)斑、無(wú)污漬、無(wú)裂紋、無(wú)霉變、無(wú)脫皮、無(wú)銹蝕。
5.2比較分析
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，同色聚氨酯面漆氙弧燈人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果與熒光紫外人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果的主要區(qū)別在于失光和粉化。熒光紫外人工加速老化試驗(yàn)對(duì)面漆漆膜的損傷顯強(qiáng)于氙弧燈人工加速老化試驗(yàn)。光損率方面，在漆膜全破壞前，熒光紫外人工加速老化的損傷率是氙弧燈人工加速老化的2 ~ 3倍；在粉化方面，熒光紫外人工加速老化的損傷速度遠(yuǎn)快于氙弧燈人工加速老化。
以上差異是多方面原因造成的，zui主要由成膜材料和測(cè)試條件組成。
成膜物質(zhì)方面，聚氨酯面漆由成膜物質(zhì)、顏料和添加劑組成。成膜材料主要是異氰酸酯和羥基樹脂的反應(yīng)物，其中含有大量的C=C，C=C雙鍵，容易吸收紫外線而被破壞，導(dǎo)致漆膜變色、粉化。
在試驗(yàn)條件方面，光源在人工加速老化試驗(yàn)中對(duì)漆膜的損傷起主要作用，紫外線部分在光源中起決定性作用。氙弧燈老化試驗(yàn)的光源為全光譜光源(300 ~ 800 nm)。經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾后，紫外線輻射能量?jī)H占總輻射能量的10%左右。熒光紫外人工加速老化試驗(yàn)的光源主要是紫外輻射，占總輻射能量的80%以上。對(duì)于不同顏色的聚氨酯面漆膜，各種測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果在光澤損失、粉化、起泡、鍍金、斑點(diǎn)、污染、裂紋、霉菌生長(zhǎng)、脫落、生銹等方面基本相同不一致主要表現(xiàn)在色差上，即灰色性能zui好，黃色性能次之，黑色性能zui差。不同顏色的聚氨酯面漆在同一人工加速老化試驗(yàn)中結(jié)果不一致的主要因素是顏料，因?yàn)椴煌伾珜?duì)光源的吸收速度不同。顏色越深，光能吸收速度越快，色差變化越大，所以黑色色差zui大。
