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氙弧灯和荧光紫外灯对漆膜损伤的比较

信息来源于:互联网 发布于:2021-09-01

涂料分为底漆、腻子、中间漆和面漆,广泛应用于混凝土建筑、铁道车辆、大型钢结构等物体表面。施工后,涂层在物体表面形成涂膜,可以保护基底,装饰物体。涂层的质量取决于其物理能量指数,物理能量指数表现为涂层的使用寿命,即涂层对大气的耐久性。涂料的耐久性代表了其使用价值,因此涂料的耐候性试验可以验证涂料的质量。

面漆漆膜老化是指在各种气候区域,阳光、风、雪、雨、露、温度、湿度、化学气体等各种大气因素对漆膜的破坏作用。漆膜的耐久性可以通过检查漆膜的老化来判断。漆膜耐久性试验方法主要有自然暴晒和人工加速老化。自然曝晒试验受气候条件、地理位置和季节变化影响严重,且耗时较长。因此一般采用人工加速老化试验模拟自然暴晒,进行漆膜耐久性试验。大量的自然暴晒试验结果表明,影响漆膜耐久性的主要因素是光照、温度、雨露。人工加速老化试验是基于自然暴晒试验总结出的规律,在实验室模拟相应的气候因素,给出一定的加速度,以克服自然暴晒试验耗时过长的不足。

目前我国漆膜耐久性试验主要依据GB/T1865-2009《人工辐射暴露的油漆和清漆及氙弧辐射的人工气候老化》和GB/T 14522-2008《机械工业用塑料、涂料和橡胶材料人工气候加速试验方法》。这两个标准采用人工加速法模拟自然气候下光、温度、雨露对漆膜的破坏,但这两个标准的关注点不同。GB/T 1865-2009采用过滤式氙弧灯光源,其光谱能量分布接近太阳光,包括紫外(uv)、可见光和红外(IR),光谱在295 ~ 800 nm范围内。同时模拟自然气候下的温度和降雨情况,模拟性好但加速慢。GB/T14522-2008采用荧光紫外管光源,主要产生紫外线能量,光谱在290 ~ 400 nm范围内。由于短波紫外线是造成户外材料老化的主要因素,同时模拟了自然气候下的温度和露水情况,其加速性较好。荧光紫外灯管通常分为三种。UVA-340灯管模拟阳光中的紫外线,主要用于户外产品的光老化测试;UVA-351灯管模拟太阳光透过玻璃的紫外线部分,主要用于室内产品的光老化测试;UVB-313灯管具有更强的紫外线能量,可以加速材料的老化。快速省时,广泛应用于漆膜耐久性试验。为了找出人工加速老化中上述两种测试方法之间的关系,进行了氙弧灯和荧光紫外灯对面漆漆膜破坏作用的对比试验。

二.测试方法概述
以滤光氙弧灯和UVB-313灯管为测试光源,在相同的气候条件下,同时照射不同颜色的面漆漆膜。在规定时间内测量相关数据,对比数据,分析总结两种测试方法的关系。

三 .漆膜模板的涂层选择和制备

面漆在涂料组成中主要受环境因素影响,因为涂料的光老化现象首先从面漆开始。目前,铁路车辆等钢结构常用聚氨酯面漆,耐候性相对较好。因此,选择聚氨酯面漆作为测试涂层,并选择黑色、灰色和黄色三种具有代表性的聚氨酯面漆作为具体测试对象。漆膜模板基材选用普通碳钢板,模板尺寸为75mmxl50mmx1mm。喷涂前,先用二甲苯或溶剂汽油将试板除油,再用砂纸除锈或去除油污,除锈等级应达到St2.5,除锈后用丙酮清洗试板表面。漆膜采用喷涂制备,间隔24h完成两次。漆膜总厚度为60 ~ 7O nm。喷涂过程完成后,漆膜样品应在23℃和50%相对湿度下放置168小时,然后才能用于试验。
氙弧灯和荧光紫外灯对漆膜损伤的比较
四.试验条件
4.1氙气弧光灯人工加速老化试验
氙弧灯的人工加速老化试验按照GB/TL 865—1997《色漆和清漆的人工风化及人工风化暴露过滤的氙弧辐射》进行。测试时黑板温度为(65±2)℃,辐照度为0.51 W/㎡ (340 nm),运行方式为连续光照,干燥周期为102min,浸泡时间为18 min,干燥时相对湿度为40% ~ 60%。

氙疝气灯管
4.2荧光紫外人工加速老化试验
荧光紫外人工加速老化试验按照GB/T 14522-2008《机械工业产品塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法》进行。光照阶段,黑板温度60℃,辐照度0.68 W/㎡ (UVB-313),光照周期4h;冷凝阶段,黑板温度为50℃,冷凝周期为4h。

五.测试结果的对比分析
5.1测试结果
同时,将黑色、灰色、黄色面漆的试样分别放入氙弧灯老化试验箱和荧光紫外老化试验箱中,分别在100h、200h、500h、1000 h对面漆色差、失光、粉化、起泡等数据进行测试,测试结果表明,对于三种颜色的面漆,无论在氙弧灯老化试验还是荧光紫外人工老化试验中,均无起泡、无镀金、没斑、无污渍、无裂纹、无霉变、无脱皮、无锈蚀。

5.2比较分析

从试验结果可以看出,同色聚氨酯面漆氙弧灯人工加速老化试验结果与荧光紫外人工加速老化试验结果的主要区别在于失光和粉化。荧光紫外人工加速老化试验对面漆漆膜的损伤显强于氙弧灯人工加速老化试验。光损率方面,在漆膜全破坏前,荧光紫外人工加速老化的损伤率是氙弧灯人工加速老化的2 ~ 3倍;在粉化方面,荧光紫外人工加速老化的损伤速度远快于氙弧灯人工加速老化。

以上差异是多方面原因造成的,zui主要由成膜材料和测试条件组成。

成膜物质方面,聚氨酯面漆由成膜物质、颜料和添加剂组成。成膜材料主要是异氰酸酯和羟基树脂的反应物,其中含有大量的C=C,C=C双键,容易吸收紫外线而被破坏,导致漆膜变色、粉化。

在试验条件方面,光源在人工加速老化试验中对漆膜的损伤起主要作用,紫外线部分在光源中起决定性作用。氙弧灯老化试验的光源为全光谱光源(300 ~ 800 nm)。经过滤系统过滤后,紫外线辐射能量仅占总辐射能量的10%左右。荧光紫外人工加速老化试验的光源主要是紫外辐射,占总辐射能量的80%以上。对于不同颜色的聚氨酯面漆膜,各种测试方法的测试结果在光泽损失、粉化、起泡、镀金、斑点、污染、裂纹、霉菌生长、脱落、生锈等方面基本相同不一致主要表现在色差上,即灰色性能zui好,黄色性能次之,黑色性能zui差。不同颜色的聚氨酯面漆在同一人工加速老化试验中结果不一致的主要因素是颜料,因为不同颜色对光源的吸收速度不同。颜色越深,光能吸收速度越快,色差变化越大,所以黑色色差zui大。
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