標(biāo)準(zhǔn)介紹：防腐涂層人工老化（耐候性）試驗(yàn)方法
瀏覽次數(shù)：3567發(fā)布日期：2012-10-16
標(biāo)準(zhǔn)介紹：防腐涂層人工老化（耐候性）試驗(yàn)方法
1定義、目的及意義
防腐涂層的人工老化試驗(yàn)是耐候性試驗(yàn)的重要組成部分之一。耐候性試驗(yàn)是指防腐涂層（也包括各種材料，尤其是以聚合物為基礎(chǔ)的各種人工合成材料，這里以防腐涂層代表）抵抗陽(yáng)光、潮濕、雨、露風(fēng)、霜等霜等氣候條件的破壞作用而保持原性能的能力。
防腐涂層在實(shí)際使用的過(guò)程中受到各種自然環(huán)境因素的作用，造成其物理化學(xué)和機(jī)械性能發(fā)生不可逆的變化并zui終導(dǎo)致防腐涂層破壞的現(xiàn)象，稱為防腐涂層老化。常見的防腐涂層老化的現(xiàn)象有：變色（褪色）、失光、粉化、起泡、生銹、裂紋、剝落等。由于涂料的質(zhì)量除了取決于各項(xiàng)物理性能指標(biāo)外，更重要的是其使用壽命，即涂料本身對(duì)大氣的耐久性。這種耐候性zui能體現(xiàn)涂料的真正實(shí)用價(jià)值，是該涂料各種技術(shù)指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，故對(duì)涂料進(jìn)行耐候性試驗(yàn)是十分必要的。防腐涂層耐候性試驗(yàn)分天然老化試驗(yàn)和人工氣候老化試驗(yàn)兩種，天然老化試驗(yàn)是將樣板曝露于戶外自然條件下，觀察防腐涂層性能逐漸發(fā)生的變化，而人工氣候老化試驗(yàn)是將把樣板放在能模擬戶外諸影響因素的人工氣候老化機(jī)中曝露，觀察防腐涂層性能逐漸發(fā)生的變化。
2檢驗(yàn)方法介紹
由于涂層zui終是在自然環(huán)境下使用，所以自然氣候曝露試驗(yàn)（天然老化試驗(yàn)）是評(píng)估樣板真實(shí)耐久性的zui可靠方法，也是發(fā)展可靠的實(shí)驗(yàn)室加速老化技術(shù)依據(jù)和參照系統(tǒng)。所以需要先了解自然氣候曝露試驗(yàn)，也稱戶外曝露試驗(yàn)的概況。
2.1自然氣候曝露試驗(yàn)原理
自然氣候曝露試驗(yàn)（天然老化試驗(yàn)）指在各種自然環(huán)境下研究大氣各種因素對(duì)防腐涂層所起的老化破壞作用，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)期間及試驗(yàn)結(jié)束后樣板的外觀檢查以評(píng)定其耐久性，也可以在曝曬過(guò)程中或曝曬結(jié)束后進(jìn)行防腐涂層的物理機(jī)械性能的測(cè)試。試驗(yàn)根據(jù)大氣種類可分為普通大氣、工業(yè)大氣和海洋性大氣；根據(jù)氣候特征可分為寒冷氣候、寒溫高原氣候、亞濕熱氣候、亞濕熱工業(yè)氣候、濕熱氣候、干熱氣候等。而曝露方法又可分為朝南45℃、當(dāng)?shù)鼐暥?、垂直緯度及水平曝露等。目前上通行的典型氣候條件為美國(guó)的佛羅里達(dá)亞熱帶氣候和亞利桑那沙漠氣候，這里均建有世界zui大的曝曬場(chǎng)。這是因?yàn)槲挥诿绹?guó)南部的佛羅里達(dá)具有：光照強(qiáng)、強(qiáng)紫外線、潮濕時(shí)間長(zhǎng)、濕度大、氣候嚴(yán)酷的特點(diǎn)。而亞利桑那沙漠氣候是：高熱、紫外線強(qiáng)、低濕度。與佛羅里達(dá)比較，年光照要高20%，zui高氣溫要高15ºC，zui高黑板溫度要高20ºC，而且日溫差也相當(dāng)大。我國(guó)與美國(guó)緯度相近以上兩個(gè)氣候條件有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值。
2.1．1天然曝曬場(chǎng)的建立：
曝曬場(chǎng)應(yīng)建立在平坦、空曠的地方，周圍無(wú)高大障礙物，使樣板能充分受到該地區(qū)各種大氣因素的作用，附近應(yīng)無(wú)工廠煙囪和能散發(fā)大量腐蝕性氣體的設(shè)施，以避免局部嚴(yán)重污染的影響。鹽霧氣候曝曬場(chǎng)應(yīng)建在海邊或海島島上。曝曬場(chǎng)應(yīng)具有必需的氣象觀測(cè)沒備和各種樣板涂層檢查儀器及洗手池、上下水、照明電燈設(shè)施。氣象資料的觀測(cè)設(shè)備應(yīng)視曝曬場(chǎng)環(huán)境、規(guī)模和人力、財(cái)力而定，若臨近有氣象臺(tái)（站）者，可直接采用當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)（站）的數(shù)據(jù)。氣象資料主要包括：氣溫、濕度、日照時(shí)效、太陽(yáng)輻射量、降雨量、風(fēng)速、風(fēng)向等。曝曬架應(yīng)采用不影響試驗(yàn)結(jié)果的材料制成，如木材、鋁合金、或經(jīng)涂刷防腐涂料的鋼材制成，其結(jié)構(gòu)力求堅(jiān)固耐用，經(jīng)得起當(dāng)?shù)貁ui大風(fēng)力吹刮，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)曝曬角度。
2．1.2樣板的檢查方法
GB／T9276-1996中規(guī)定以年和月作為曝露試驗(yàn)的時(shí)間單位，如無(wú)特殊規(guī)定，投試三十月內(nèi)每半個(gè)月檢查一次，三個(gè)月后至一年，每月檢查一次，超過(guò)一年后，每三個(gè)月檢查一次。由于涂料品種的要求不同以及曝曬地區(qū)破壞速度的不同，檢查周期可根據(jù)情況適當(dāng)變更：規(guī)定的檢查項(xiàng)目包括失光、變色、裂紋、起泡、斑點(diǎn)、生銹、泛金、沾污、長(zhǎng)霉和脫落等。檢查方法主要有儀器法和目測(cè)法兩種，其中光澤和顏色測(cè)試，可按GB/T9754、GB／T9761和GB/T11186．2進(jìn)行，涂層的老化評(píng)價(jià)按GB／T9277進(jìn)行。
2．1．3影響自然氣候曝露試驗(yàn)結(jié)果的因素
2．1．3．1氣候
我國(guó)國(guó)土面積廣大．氣候類型復(fù)雜，從南到北、從東到西氣候條件均不一樣，往往同一個(gè)涂料配方在不同地區(qū)使用其性能差異很大。如：同樣的醇酸樣品采用同樣的施工工藝，經(jīng)同時(shí)在天津、上海、武漢、重慶、廣州、海南島等地進(jìn)行曝曬，可發(fā)現(xiàn)天津的樣板破壞zui慢，武漢、上海居中，重慶、廣州、海南島等地破壞zui快，而在重慶、廣州、海南島等地中又以海南島的樣板破壞zui厲害。而海南島的氣候條件非常類似典型的佛羅里達(dá)亞熱帶氣候條件。
2．1．3．2季節(jié)
樣品的耐候性試驗(yàn)結(jié)果除與氣候、地區(qū)有關(guān)外，曝曬季節(jié)對(duì)其影響也很大。春夏秋冬四個(gè)季節(jié)，就對(duì)樣板防腐涂層破壞zui大的紫外光輻射來(lái)講，春季、夏季的紫外光輻射強(qiáng)度以及平均日照均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出秋、冬兩個(gè)季節(jié)。正因?yàn)榧竟?jié)不同，樣板經(jīng)歷的氣候條件不同，因此防腐涂層的破壞也不同。對(duì)于自干型的涂料，在春季曝曬時(shí)，由于防腐涂層尚未*堅(jiān)實(shí)，就受到溫差的急劇變化而引起防腐涂層變形；接著在夏季又遭受到強(qiáng)烈的紫外光照射或大量的雨水侵蝕而進(jìn)一步造成破壞。在秋季曝曬時(shí)，由于氣溫較平穩(wěn)，紫外光也日趨下降，致使新涂的防腐涂層能有一段繼續(xù)堅(jiān)硬的過(guò)程，從而經(jīng)得起來(lái)年的大氣破壞作用。實(shí)際試驗(yàn)也證實(shí)廠這點(diǎn)：春季曬板破壞zui快，秋季曬板破壞zui慢，其順序是：春＞夏＞冬＞秋。即：樣板曝露試驗(yàn)的結(jié)果隨投試季節(jié)的不同而異。
2．1．3．4曝曬角
曝曬角度對(duì)涂料的耐久性影響也是需要考慮的，因?yàn)樵诖髿饫匣校馐且粋€(gè)zui重要的因素，因此應(yīng)該盡量設(shè)法以zui合適的角度來(lái)zui大限度地利用太陽(yáng)能。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在短期曝曬過(guò)程中及為了加速樣品的破壞，每年的上半年可采用春、夏季zui熱角度（￠-25°，其中￠為當(dāng)?shù)鼐暥龋?；下半年可調(diào)節(jié)成秋、冬季zui熱角度（0．893￠+24°）；這樣易于快速地獲得天然曝曬試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于需要連續(xù)曝曬幾年或因條件所限而不考慮來(lái)回調(diào)整角度的，則應(yīng)采取當(dāng)?shù)鼐暥龋ā椋﹝ui為適宜，以使樣品比其他角度能受到更多的和更長(zhǎng)的時(shí)間光照。
2．2人工氣候老化和人工輻射曝露試驗(yàn)
2．2．1人工氣候老化和人工輻射曝露試驗(yàn)原理
自然氣候曝露試驗(yàn)雖可真實(shí)反映某地區(qū)某階段的環(huán)境條件對(duì)材料和產(chǎn)品的影響，但它會(huì)受到試驗(yàn)條件諸多不確定因素的影響。即：自然環(huán)境隨季節(jié)、氣象、地理、地形的變化其自然曝曬的影響也隨之變化，更主要因?yàn)闃影逶囼?yàn)周期太長(zhǎng)，出于經(jīng)濟(jì)、競(jìng)爭(zhēng)及縮短老化試驗(yàn)周期需要的考慮，許多產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了人工氣候老化試驗(yàn)來(lái)考核其耐候性能。人工氣候老化試驗(yàn)是基于大量自然氣候曝露試驗(yàn)的結(jié)果中找出的規(guī)律，找出氣候變化因素與涂層破壞之間的關(guān)系，目的是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬自然氣候作用或在（窗）玻璃下試驗(yàn)所發(fā)生的老化過(guò)程。與自然氣候老化相比，人工氣候老化僅涉及了幾個(gè)有限的因素（太陽(yáng)光、濕氣、熱），這些因素易于控制及強(qiáng)化從而起到加速老化試驗(yàn)的作用，并通過(guò)對(duì)試驗(yàn)期間及試驗(yàn)結(jié)束后的樣板的觀察來(lái)評(píng)定其耐候性。但對(duì)空氣污染、生物侵蝕、和鹽霧暴露造成的破壞無(wú)意模擬。
正確的人工模擬設(shè)備主要應(yīng)有以下幾點(diǎn)必須注意：
a.與戶外環(huán)境匹配
b.不改變降解機(jī)理,與戶外暴曬具有相關(guān)性
c.可重復(fù)性和可再現(xiàn)性
e.要素的獨(dú)立控制
f.與真實(shí)時(shí)間相比具有加速性
2．2．2試驗(yàn)中的有關(guān)因素
2．2．2．1光源
從國(guó)內(nèi)外已有的試驗(yàn)來(lái)看，太陽(yáng)光是涂層老化中的一個(gè)很重要的因素。太陽(yáng)光的光譜主要可分為紫外線區(qū)、可見光區(qū)、紅外線區(qū)三個(gè)區(qū)域；經(jīng)測(cè)定在晴天赤道正午海平面的太陽(yáng)輻照能分布如下：
表1太陽(yáng)輻照能的分布
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