近年來,人們(men)越來越關心涂料中顏料的耐(nai)候(hou)老化(hua)性能。當室外涂料受到大氣(qi)條件下光照、溫度、潮濕(shi)等因素的影響,會(hui)產生褪色(se)、遷(qian)移、色(se)強度變化(hua)等老化(hua)現象(xiang)。自然戶(hu)外曝曬和加速老化(hua)試(shi)驗箱(xiang)是(shi)測(ce)試(shi)材料耐(nai)候(hou)老化(hua)性能的主要方(fang)法。國內外涂料行業長(chang)期開(kai)展了戶(hu)外大氣(qi)老化(hua)測(ce)試(shi)。

國內在海南(nan)、廣州、敦煌等地都有(you)(you)規(gui)模不等的(de)戶(hu)外(wai)曝曬(shai)場(chang),上通(tong)常(chang)作(zuo)(zuo)為基準曝曬(shai)地點的(de)有(you)(you)美國的(de)佛(fo)羅里(li)達和亞利桑那、澳大利亞的(de)阿倫加(jia)（Allunga）等。戶(hu)外(wai)曝曬(shai)測(ce)試(shi)有(you)(you)很多優點,如真實(shi)、便宜、易(yi)于操作(zuo)(zuo)等。戶(hu)外(wai)曝曬(shai)的(de)測(ce)試(shi)時間相對較長,所以有(you)(you)必要進行試(shi)驗室加(jia)速(su)老(lao)化測(ce)試(shi)。在加(jia)速(su)老(lao)化測(ce)試(shi)方面(mian),除少數的(de)日本(ben)企業仍沿用碳弧燈外(wai),主要的(de)測(ce)試(shi)方法(fa)有(you)(you)紫外(wai)光照(zhao)和氙燈兩種。

然而,氙燈老(lao)化(hua)(hua)箱(xiang)不能模擬所有的老(lao)化(hua)(hua)參數,而且(qie)有一(yi)些測試(shi)變量容易(yi)引(yin)起錯誤的試(shi)驗結(jie)(jie)果,從而導致錯誤的結(jie)(jie)論。但(dan)是可以利用戶外曝曬(shai)的結(jie)(jie)果作(zuo)為參考來檢驗加(jia)速老(lao)化(hua)(hua)測試(shi)的真實性,從后使得加(jia)速老(lao)化(hua)(hua)試(shi)驗更具有實際(ji)使用價值(zhi)。

試驗目的

本(ben)文試驗目的是比(bi)較自然戶外曝(pu)曬與(yu)氙燈試驗室加速老化測試方法之(zhi)間的結(jie)果,并通過試驗數(shu)據及數(shu)學計算,找出兩者(zhe)之(zhi)間的對應關系。

兩種測試方法簡介
Allunga自然戶外曝曬

本(ben)文所做研究的(de)自然戶(hu)外(wai)曝曬在澳大利亞(ya)的(de)Allunga（緯度19°,南半(ban)球）進行,樣(yang)品架朝北(bei),與(yu)水(shui)平(ping)面(mian)之間的(de)夾角為(wei)(wei)19°。曝曬時(shi)間為(wei)(wei)24個月,并在不同時(shi)間段取出樣(yang)品,測試它們的(de)顏色(se)變化。

氙燈試驗箱的老化原理

氙(xian)燈老化箱可(ke)以模(mo)擬全(quan)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)太陽光(guang)(guang)(guang),包括紫(zi)外(wai)線(xian)、可(ke)見光(guang)(guang)(guang)和(he)紅外(wai)線(xian)。其優點(dian)是(shi)1a中(zhong)任何(he)時候(hou)都(dou)有重現(xian)性,快速,它是(shi)與(yu)日光(guang)(guang)(guang)源zui接近的(de)(de)人工(gong)光(guang)(guang)(guang)源。氙(xian)燈產生(sheng)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)必須經(jing)過過濾(lv)(lv)(lv)來減少不(bu)需要(yao)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)成分(fen)。使(shi)用(yong)不(bu)同類型的(de)(de)玻璃(li)過濾(lv)(lv)(lv)器可(ke)得(de)到(dao)不(bu)同的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)。有經(jing)常使(shi)用(yong)的(de)(de)3種類型過濾(lv)(lv)(lv)器：日光(guang)(guang)(guang)、窗(chuang)玻璃(li)和(he)紫(zi)外(wai)延伸過濾(lv)(lv)(lv)器。本次試(shi)驗中(zhong),采用(yong)日光(guang)(guang)(guang)過濾(lv)(lv)(lv)器,同時也顯示(shi)了295nm,400nm的(de)(de)紫(zi)外(wai)線(xian)短波段(duan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)圖。可(ke)以看出該光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)較好(hao)地模(mo)擬了太陽光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)。大多數氙(xian)燈檢(jian)測設(she)備通過水(shui)噴(pen)淋或濕(shi)度(du)(du)控制(zhi)系(xi)統來模(mo)擬濕(shi)度(du)(du)的(de)(de)影響。水(shui)噴(pen)淋可(ke)很好(hao)地模(mo)擬熱沖擊和(he)機械侵蝕。在測試(shi)系(xi)統中(zhong),為了防(fang)止水(shui)對樣品的(de)(de)污染,試(shi)驗用(yong)高純度(du)(du)的(de)(de)去離子水(shui)。

氙燈試驗箱測試條件

按照測(ce)試條(tiao)件對測(ce)試樣(yang)板(ban)(ban)進行曝曬,同樣(yang)在不(bu)同時間段取出(chu)待測(ce)樣(yang)板(ban)(ban),觀察它們的顏色(se)變化(hua)。

樣板制備及評估方法

將(jiang)待檢測的(de)COLORTREND?共6種不同的(de)建筑涂料(liao)用色(se)(se)漿,按一定的(de)比(bi)例加入(ru)到標準檢測用平光(guang)外墻涂料(liao)中,使之達到1/25顏色(se)(se)標準深度(du)。在(zai)(zai)震(zhen)蕩(dang)機(ji)上震(zhen)蕩(dang)3min混(hun)勻,在(zai)(zai)預涂了底(di)漆的(de)鋁板上用100μm線(xian)棒涂布2道。在(zai)(zai)室溫放(fang)置(zhi)(zhi)5d后進行曝曬試(shi)驗。每(mei)種顏色(se)(se)的(de)同一試(shi)驗各制備(bei)4塊(kuai)樣(yang)板,3塊(kuai)投入(ru)試(shi)驗,1塊(kuai)作為標準板室內放(fang)置(zhi)(zhi)。自(zi)然(ran)戶外曝曬共24個(ge)(ge)月(yue),在(zai)(zai)6個(ge)(ge)月(yue)、9個(ge)(ge)月(yue)、12個(ge)(ge)月(yue)、18個(ge)(ge)月(yue)、24個(ge)(ge)月(yue)各評估一次(ci)；。用分光(guang)光(guang)度(du)計(ji)在(zai)(zai)D65標準光(guang)源下與標準板對比(bi)檢測顏色(se)(se),記錄色(se)(se)差DE值。目測涂膜(mo)表面是否有失(shi)光(guang)、粉化、開裂(lie)(lie)、脫(tuo)落(luo)及斑點等現象(xiang)。本試(shi)驗中使用了高(gao)耐(nai)候的(de)平光(guang)外墻涂料(liao),經2000h氙燈及24個(ge)(ge)月(yue)自(zi)然(ran)曝曬,涂膜(mo)表面均無失(shi)光(guang)、粉化、開裂(lie)(lie)、脫(tuo)落(luo)及斑點等現象(xiang),不影響顏色(se)(se)評判。

3戶外曝(pu)曬與(yu)氙燈試驗室加速測(ce)試之間的比(bi)較

根據(ju)所得(de)評估結(jie)果的數據(ju),分別計算了自然戶(hu)外曝曬(shai)與(yu)氙燈試(shi)(shi)驗室加速測試(shi)(shi)方法(fa)之(zhi)間的相關系數rs（spearman）。該相關系數指的是利用兩種不同(tong)的測試(shi)(shi)方法(fa)對一(yi)組樣品(pin)進行(xing)測試(shi)(shi),所得(de)試(shi)(shi)驗結(jie)果之(zhi)間的相關性。

相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)系數(shu)rs的(de)(de)(de)計(ji)算公式為其中(zhong)(zhong),n是(shi)(shi)樣(yang)品(pin)的(de)(de)(de)個數(shu),di是(shi)(shi)兩列排序(xu)中(zhong)(zhong)每(mei)一組(zu)排位(wei)數(shu)之(zhi)間的(de)(de)(de)差值。rs越(yue)接近于(yu)1,相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)越(yue)好。通(tong)過(guo)以上方法(fa)求(qiu)出(chu)自然戶外(wai)曝曬與氙(xian)燈試(shi)(shi)(shi)驗(yan)室加(jia)速(su)老化測試(shi)(shi)(shi)結果之(zhi)間的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)系數(shu),并對(dui)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)進行評(ping)估,解決大家通(tong)常比較關(guan)(guan)(guan)(guan)心的(de)(de)(de)問題——對(dui)于(yu)不同顏料類型,如果試(shi)(shi)(shi)驗(yan)室加(jia)速(su)測試(shi)(shi)(shi)與戶外(wai)曝曬結果的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)足夠好,那么在氙(xian)燈試(shi)(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)中(zhong)(zhong)測試(shi)(shi)(shi)多(duo)少小時相(xiang)(xiang)當于(yu)在戶外(wai)曝曬多(duo)少個月的(de)(de)(de)結果。可以看出(chu),不管(guan)是(shi)(shi)戶外(wai)曝曬還是(shi)(shi)氙(xian)燈加(jia)速(su)測試(shi)(shi)(shi),每(mei)種樣(yang)品(pin)的(de)(de)(de)顏色均發生變化,而且隨著試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時間的(de)(de)(de)增長,DE的(de)(de)(de)值都在增加(jia)。在計(ji)算氙(xian)燈測試(shi)(shi)(shi)2000h相(xiang)(xiang)當于(yu)戶外(wai)曝曬多(duo)少個月之(zhi)前(qian),我們需要知道它(ta)們之(zhi)間的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)如何。只有在相(xiang)(xiang)關(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)好的(de)(de)(de)情(qing)況下,計(ji)算氙(xian)燈測試(shi)(shi)(shi)2000h相(xiang)(xiang)當于(yu)戶外(wai)曝曬多(duo)少個月才有意義。

由2/[n（n2-1）]計(ji)算,得出Allunga自然戶外曝(pu)曬與氙燈試驗室加(jia)速(su)測試之間的相關(guan)系數。

依(yi)據公式rs=1-6×[（1-1）2+（6-6）2+（4-5）2+（3-2）2+（5-4）2+（2-3）2]/6×（62-1），則rs=0.89。

結論

戶外(wai)測(ce)試是試驗(yan)室(shi)加速(su)老(lao)化測(ce)試的(de)(de)(de)(de)基礎。通過本文研究(jiu),我們認(ren)為兩者試驗(yan)數據間有(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)關聯性(xing)。我們也進一(yi)(yi)步認(ren)識到積(ji)極開(kai)展戶外(wai)老(lao)化測(ce)試,并用以指(zhi)導試驗(yan)室(shi)加速(su)測(ce)試的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要性(xing)。當(dang)然兩者之間的(de)(de)(de)(de)對應關系會(hui)因戶外(wai)測(ce)試的(de)(de)(de)(de)地理位置(zhi)、氣候變(bian)化、底材種類(lei)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化等(deng)而(er)有(you)所不(bu)同。更重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)是顏(yan)料(liao)與(yu)涂料(liao)作為一(yi)(yi)個(ge)整體(ti)進行(xing)試驗(yan)。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)涂料(liao)體(ti)系會(hui)得到不(bu)同的(de)(de)(de)(de)結果。如果涂料(liao)體(ti)系、顏(yan)料(liao)類(lei)型、或顏(yan)料(liao)含量等(deng)任意一(yi)(yi)項發生(sheng)改(gai)變(bian),我們只能對zui終結果作推測(ce)。因為這些改(gai)變(bian)可(ke)能對zui終結果產生(sheng)較大(da)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。