標準介紹：防腐涂層人工老化（耐候性）試驗方法
瀏覽次數：3470發布日期：2012-10-16
標準介紹：防腐涂層人工老化（耐候性）試驗方法
1定義、目的及意義
防腐涂層的人工老化試驗是耐候性試驗的重要組成部分之一。耐候性試驗是指防腐涂層（也包括各種材料，尤其是以聚合物為基礎的各種人工合成材料，這里以防腐涂層代表）抵抗陽光、潮濕、雨、露風、霜等霜等氣候條件的破壞作用而保持原性能的能力。
防腐涂層在實際使用的過程中受到各種自然環境因素的作用，造成其物理化學和機械性能發生不可逆的變化并zui終導致防腐涂層破壞的現象，稱為防腐涂層老化。常見的防腐涂層老化的現象有：變色（褪色）、失光、粉化、起泡、生銹、裂紋、剝落等。由于涂料的質量除了取決于各項物理性能指標外，更重要的是其使用壽命，即涂料本身對大氣的耐久性。這種耐候性zui能體現涂料的真正實用價值，是該涂料各種技術指標的綜合表現，故對涂料進行耐候性試驗是十分必要的。防腐涂層耐候性試驗分天然老化試驗和人工氣候老化試驗兩種，天然老化試驗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生的變化，而人工氣候老化試驗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中曝露，觀察防腐涂層性能逐漸發生的變化。
2檢驗方法介紹
由于涂層zui終是在自然環境下使用，所以自然氣候曝露試驗（天然老化試驗）是評估樣板真實耐久性的zui可靠方法，也是發展可靠的實驗室加速老化技術依據和參照系統。所以需要先了解自然氣候曝露試驗，也稱戶外曝露試驗的概況。
2.1自然氣候曝露試驗原理
自然氣候曝露試驗（天然老化試驗）指在各種自然環境下研究大氣各種因素對防腐涂層所起的老化破壞作用，通過對試驗期間及試驗結束后樣板的外觀檢查以評定其耐久性，也可以在曝曬過程中或曝曬結束后進行防腐涂層的物理機械性能的測試。試驗根據大氣種類可分為普通大氣、工業大氣和海洋性大氣；根據氣候特征可分為寒冷氣候、寒溫高原氣候、亞濕熱氣候、亞濕熱工業氣候、濕熱氣候、干熱氣候等。而曝露方法又可分為朝南45℃、當地緯度、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的佛羅里達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。這是因為位于美國南部的佛羅里達具有：光照強、強紫外線、潮濕時間長、濕度大、氣候嚴酷的特點。而亞利桑那沙漠氣候是：高熱、紫外線強、低濕度。與佛羅里達比較，年光照要高20%，zui高氣溫要高15ºC，zui高黑板溫度要高20ºC，而且日溫差也相當大。我國與美國緯度相近以上兩個氣候條件有相當的參考價值。
2.1．1天然曝曬場的建立：
曝曬場應建立在平坦、空曠的地方，周圍無高大障礙物，使樣板能充分受到該地區各種大氣因素的作用，附近應無工廠煙囪和能散發大量腐蝕性氣體的設施，以避免局部嚴重污染的影響。鹽霧氣候曝曬場應建在海邊或海島島上。曝曬場應具有必需的氣象觀測沒備和各種樣板涂層檢查儀器及洗手池、上下水、照明電燈設施。氣象資料的觀測設備應視曝曬場環境、規模和人力、財力而定，若臨近有氣象臺（站）者，可直接采用當地氣象臺（站）的數據。氣象資料主要包括：氣溫、濕度、日照時效、太陽輻射量、降雨量、風速、風向等。曝曬架應采用不影響試驗結果的材料制成，如木材、鋁合金、或經涂刷防腐涂料的鋼材制成，其結構力求堅固耐用，經得起當地zui大風力吹刮，并能自動調節曝曬角度。
2．1.2樣板的檢查方法
GB／T9276-1996中規定以年和月作為曝露試驗的時間單位，如無特殊規定，投試三十月內每半個月檢查一次，三個月后至一年，每月檢查一次，超過一年后，每三個月檢查一次。由于涂料品種的要求不同以及曝曬地區破壞速度的不同，檢查周期可根據情況適當變更：規定的檢查項目包括失光、變色、裂紋、起泡、斑點、生銹、泛金、沾污、長霉和脫落等。檢查方法主要有儀器法和目測法兩種，其中光澤和顏色測試，可按GB/T9754、GB／T9761和GB/T11186．2進行，涂層的老化評價按GB／T9277進行。
2．1．3影響自然氣候曝露試驗結果的因素
2．1．3．1氣候
我國國土面積廣大．氣候類型復雜，從南到北、從東到西氣候條件均不一樣，往往同一個涂料配方在不同地區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，經同時在天津、上海、武漢、重慶、廣州、海南島等地進行曝曬，可發現天津的樣板破壞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亞熱帶氣候條件。
2．1．3．2季節
樣品的耐候性試驗結果除與氣候、地區有關外，曝曬季節對其影響也很大。春夏秋冬四個季節，就對樣板防腐涂層破壞zui大的紫外光輻射來講，春季、夏季的紫外光輻射強度以及平均日照均遠遠超出秋、冬兩個季節。正因為季節不同，樣板經歷的氣候條件不同，因此防腐涂層的破壞也不同。對于自干型的涂料，在春季曝曬時，由于防腐涂層尚未*堅實，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烈的紫外光照射或大量的雨水侵蝕而進一步造成破壞。在秋季曝曬時，由于氣溫較平穩，紫外光也日趨下降，致使新涂的防腐涂層能有一段繼續堅硬的過程，從而經得起來年的大氣破壞作用。實際試驗也證實廠這點：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：樣板曝露試驗的結果隨投試季節的不同而異。
2．1．3．4曝曬角
曝曬角度對涂料的耐久性影響也是需要考慮的，因為在大氣老化中，光是一個zui重要的因素，因此應該盡量設法以zui合適的角度來zui大限度地利用太陽能。經試驗發現在短期曝曬過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￠為當地緯度）；下半年可調節成秋、冬季zui熱角度（0．893￠+24°）；這樣易于快速地獲得天然曝曬試驗結果。對于需要連續曝曬幾年或因條件所限而不考慮來回調整角度的，則應采取當地緯度（￠）zui為適宜，以使樣品比其他角度能受到更多的和更長的時間光照。
2．2人工氣候老化和人工輻射曝露試驗
2．2．1人工氣候老化和人工輻射曝露試驗原理
自然氣候曝露試驗雖可真實反映某地區某階段的環境條件對材料和產品的影響，但它會受到試驗條件諸多不確定因素的影響。即：自然環境隨季節、氣象、地理、地形的變化其自然曝曬的影響也隨之變化，更主要因為樣板試驗周期太長，出于經濟、競爭及縮短老化試驗周期需要的考慮，許多產品標準中均規定了人工氣候老化試驗來考核其耐候性能。人工氣候老化試驗是基于大量自然氣候曝露試驗的結果中找出的規律，找出氣候變化因素與涂層破壞之間的關系，目的是在實驗室內模擬自然氣候作用或在（窗）玻璃下試驗所發生的老化過程。與自然氣候老化相比，人工氣候老化僅涉及了幾個有限的因素（太陽光、濕氣、熱），這些因素易于控制及強化從而起到加速老化試驗的作用，并通過對試驗期間及試驗結束后的樣板的觀察來評定其耐候性。但對空氣污染、生物侵蝕、和鹽霧暴露造成的破壞無意模擬。
正確的人工模擬設備主要應有以下幾點必須注意：
a.與戶外環境匹配
b.不改變降解機理,與戶外暴曬具有相關性
c.可重復性和可再現性
e.要素的獨立控制
f.與真實時間相比具有加速性
2．2．2試驗中的有關因素
2．2．2．1光源
從國內外已有的試驗來看，太陽光是涂層老化中的一個很重要的因素。太陽光的光譜主要可分為紫外線區、可見光區、紅外線區三個區域；經測定在晴天赤道正午海平面的太陽輻照能分布如下：
表1太陽輻照能的分布
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