客戶對(duì)塗層耐候性和外觀品質(zhì)的要求不斷提高,這促使汽車製造商和油漆供應(yīng)商開發(fā)新的塗層體系以迎合客戶的需求。然而,由於引進(jìn)新塗層體系存在潛在的風(fēng)險(xiǎn),因此在新塗層體系投產(chǎn)前需要做大量的試驗(yàn),這需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源,以減少因塗層失效而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。通常在將一個(gè)新的塗層體系投入實(shí)際應(yīng)用之前,汽車製造商需要對(duì)其進(jìn)行5年的佛羅里達(dá)戶外曝曬試驗(yàn)。如果汽車行業(yè)有一項(xiàng)可靠的加速測(cè)試方法,能夠快速且準(zhǔn)確地評(píng)定汽車塗層體系的長(zhǎng)期抗老化性,那麼可以明顯縮短新塗層體系的投產(chǎn)時(shí)間。
目前較佳的塗層加速老化方法是SAE J2527(替代已廢止的J1960)。該方法規(guī)定在氨燈箱內(nèi)進(jìn)行老化試驗(yàn),經(jīng)濾光片過濾後,氨燈光源產(chǎn)生與太陽光相似的光譜功率分佈(SPD);而且氨燈試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、濕度和在油漆樣品上噴淋的液態(tài)水都能得到控制,希望能在短時(shí)間內(nèi)模擬與佛羅里達(dá)戶外曝曬相當(dāng)?shù)膲T層失效狀況。與佛羅里達(dá)戶外曝曬試驗(yàn)相比,氙燈試驗(yàn)箱的輻照度、溫度、潮濕時(shí)間或液態(tài)水侵蝕強(qiáng)度都有所增加,這被認(rèn)為是進(jìn)行加速測(cè)試。如果試圖改進(jìn)加速測(cè)試方案,則這些變數(shù)都可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以提高氨燈老化試驗(yàn)與實(shí)際條件的相關(guān)性川。
也有人認(rèn)為,在加速老化設(shè)備中試圖再現(xiàn)實(shí)際條件下的潛在失效是沒有意義的,因?yàn)槿魏问袌?chǎng)區(qū)域(例如北美)的氣候變化範(fàn)圍是非常大的。由於氣候的差異性,在一個(gè)地區(qū)觀測(cè)到的潛在失效在其他地區(qū)或許無法觀測(cè)到。另外,任何地區(qū)的氣候每年都會(huì)發(fā)生變化(比如在佛羅里達(dá)南部,每年的氣候變化是很明顯的),所以在加速設(shè)備裏再現(xiàn)所有相關(guān)環(huán)境的變化因素是不可能和徒勞的。近年來的氣候數(shù)據(jù)為用實(shí)驗(yàn)室加速老化設(shè)備再現(xiàn)實(shí)際條件下的曝曬提供了支持,在很好地控制實(shí)驗(yàn)室曝曬條件的前提下,考察塗層體系基本性能變化的研究取得了重大進(jìn)展。可以將從這些曝曬試驗(yàn)中獲得的結(jié)果應(yīng)用到這些塗層體系在不同曝曬條件下的性能統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)中,實(shí)驗(yàn)室加速老化方法顯示出預(yù)測(cè)塗層體系在自然曝曬條件下的使用壽命的前景,但前提是要求有龐大的數(shù)據(jù)做支撐,而現(xiàn)代添加了穩(wěn)定劑的高耐候塗層體系在不同系列環(huán)境中的曝曬情況仍需驗(yàn)證。
對(duì)於具有實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的塗料技術(shù)人員來說,短期內(nèi)最大的願(yuàn)望是,通過仔細(xì)檢查和改善影響測(cè)試精確性和加速因素的測(cè)試條件,來改進(jìn)現(xiàn)有的加速測(cè)試方法。以前的工作結(jié)果顯示,加速測(cè)試設(shè)備中光源的光譜功率分佈對(duì)加速測(cè)試結(jié)果的精確性有極大的影響。Gerlock et. al已經(jīng)指出,只有那些使用了能精確再現(xiàn)地面太陽光紫外波段光譜光源的試驗(yàn),才能使塗層發(fā)生的化學(xué)成分變化與戶外曝曬的相同。最近,一種新的氨燈老化設(shè)備光學(xué)篩檢程式投入市場(chǎng),該光學(xué)篩檢程式能精確模擬太陽光的光譜功率分佈,使用這種光學(xué)篩檢程式後塗層發(fā)生的化學(xué)變化精確地再現(xiàn)了塗層經(jīng)戶外曝曬後發(fā)生的變化。
先不考慮曝曬因素的可變性,精確的加速測(cè)試必須能再現(xiàn)塗層在戶外曝曬過程中能觀測(cè)到的化學(xué)變化,大量的分析和研究已開發(fā)出多種方法來檢測(cè)這些化學(xué)成分的變化。http://laohua.hjunkel.com/ 這些方法比塗料行業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)光澤測(cè)量有了很大進(jìn)步,光澤測(cè)量被證實(shí)不能充分描述底漆和麵漆體系的長(zhǎng)期老化性能民日{(diào)。我們希望加速測(cè)試應(yīng)該不僅能夠再現(xiàn)塗層發(fā)生的化學(xué)變化,而且還可以再現(xiàn)塗層在戶外曝曬過程中能觀測(cè)到的物理失效(開裂、起泡、分層、失去光澤和顏色變化等)。
除光源之外,其他必須被精確再現(xiàn)的主要環(huán)境變化參數(shù)是溫度和濕度。溫度的作用被認(rèn)為是主要產(chǎn)生熱應(yīng)力以及影響老化過程中發(fā)生的化學(xué)變化的速度。
以前的工作結(jié)果已經(jīng)證明了在塗層老化過程中水的作用的多樣性。首先,水可以塑化塗層,並因此改變塗層的力學(xué)性能。第二,這種塑化作用可以增加存在於塗層結(jié)合鏈中的小分子的活性,而這些小分子對(duì)塗層體系是有署的。第三,由於多層油漆體系中的基底和每層塗層具有不同的收縮率,從而影響曝曬結(jié)果。第四,塗層失去光澤是因?yàn)閴T層表面經(jīng)過戶外(雨水)或加速測(cè)試中(水噴淋)的液態(tài)水沖洗後,已降解的材料脫落所導(dǎo)致的。最後,水的存在導(dǎo)致塗層的水解,油漆是容易產(chǎn)生此類老化的塗層體系。
為了探究水在加速老化測(cè)試中的作用,保證水的類型(濕度或液態(tài)水)和水侵蝕時(shí)間必須與戶外規(guī)定地點(diǎn)的水的類型和水侵蝕時(shí)間相一致,本文報(bào)導(dǎo)了油漆樣品在佛羅里達(dá)及其他地區(qū)的戶外曝曬條件中的水的量和類型的細(xì)節(jié)分析,還介紹了油漆樣品在執(zhí)行SAE J2527測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的老化設(shè)備中曝曬時(shí)的水噴淋量,並將這些結(jié)果進(jìn)行相互比較,得出不同油漆體系的最大理論用水量,從數(shù)據(jù)中可以分析出使用不同老化設(shè)備對(duì)油漆樣品進(jìn)行測(cè)試時(shí)的用水量是不同的。我們得出的帶有建議性的結(jié)論是,通過改進(jìn)加速老化的測(cè)試條件,可以在較短時(shí)間內(nèi)提供更精確的結(jié)果。
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