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检测认证专业知识分享

涂料耐人工气候老化测试

在建筑外墙、汽车、船舶和工业设施中,涂料的第一要务是装饰,但其更核心的价值,在于长年累月地抵御风吹、日晒、雨淋等环境侵蚀,保护底层材料。如何预知一款涂料在多年后的性能与外观?耐人工气候老化测试提供了科学的答案。这项测试如同一台“时间机器”,在实验室内模拟并加速自然老化过程,为我们精准评估涂料的长期耐久性提供了关键依据。

一、为何要进行人工气候老化测试?

自然暴晒测试是最真实的方法,但其周期长达数年甚至数十年,无法满足产品研发、选型和市场认证的时效需求。人工气候老化测试应运而生,其核心价值在于:

加速评估:在几周或几个月内,模拟出户外几年才能达到的老化效果,极大缩短研发和认证周期。

可控性与可比性:实验室条件高度稳定、可重复,排除了自然气候的随机性,使不同批次、不同配方的涂料产品能在完全相同的条件下进行公平比较。

强化条件:通过强化关键环境应力(如紫外线强度、温度、湿度),实现加速老化,聚焦考核涂料的耐久性短板。

二、测试原理:模拟与强化核心环境应力

测试的核心是在老化试验箱内,模拟自然界中对涂料破坏力最强的几个因素,并使其协同作用:

1.光照(特别是紫外线):这是最主要的破坏因素。太阳光中的紫外线会导致高分子聚合物(树脂)的分子链断裂,是涂层失光、粉化、脆化的元凶。测试箱采用氙弧灯或荧光紫外灯作为光源,精确模拟太阳光光谱,尤其是紫外区域,并可控制辐照度强度。

2.温度:高温会加速所有的化学反应速率,包括涂层的光氧化反应。温度循环还会引起涂层和基材的热胀冷缩,产生内应力。

3.湿度(喷淋、冷凝):水分会渗透到涂层内部,引发水解反应、导致涂层起泡、脱落。干湿交替的循环能最大限度地模拟雨、露、潮气的影响,并加剧应力。

简单来说,测试就是让涂料样板在试验箱内,经历设定好的“日晒”、“雨淋”、“高温高湿”等循环程序,在短时间内承受极端的考验。

三、测试标准与常用方法

全球有多个权威机构制定了人工气候老化的测试标准,常见的有:

国际标准:ISO 16474(色漆和清漆 实验室光源暴露方法)

美国标准:ASTM G155(非金属材料曝露用氙弧灯设备操作的标准规程)

中国标准:GB/T 1865(色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露)

常用的测试方法主要基于两种光源:

1.氙灯老化试验:

特点:氙弧灯的光谱与太阳光光谱最接近,能最真实地模拟全光谱太阳光。测试时可同时控制光照、黑暗、喷淋、温度、湿度等多个参数。

应用:被认为是模拟性最好的方法,广泛应用于汽车、建筑涂料等对综合耐候性要求极高的领域。测试周期通常较长。

2.荧光紫外老化试验(QUV试验):

特点:采用荧光紫外灯管,主要强化紫外波段的光照,并通过冷凝模拟露水而非喷淋模拟雨水。其原理是“紫外光+冷凝”是导致户外材料老化最主要的因素。

应用:对紫外线特别敏感的材料,测试速度通常比氙灯更快,但模拟的综合性稍弱。

四、测试评估指标:如何判断“老化”程度?

测试结束后,评判涂料性能的衰退不是凭感觉,而是通过一系列精确的量化对比:

表观性能变化:

失光率:使用光泽度仪测量测试前后样板60°角的光泽值变化。优异的涂料失光率应很低。

变色/色差:使用色差仪测量颜色变化(ΔE值)。评估涂料的保色性。

粉化等级:用胶带法或指摩法评估涂层表面粉化程度,分为0-5级。

起泡、开裂、剥落:与标准样板对比,评定等级。

力学性能变化:

附着力:测试后划格法附着力是否显著下降。

柔韧性/抗冲击性:评估涂层是否变脆。

通常,测试会设定一个总的小时数(如500小时、1000小时),并在多个时间点取出样板进行检测,以描绘其性能随时间衰退的曲线。

五、测试的意义与应用

对于涂料研发:快速筛选树脂、颜料、助剂,优化配方,开发出更耐久的新产品。

对于质量控制:作为出厂检验项目,确保不同批次产品性能的稳定性。



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