国内外涂料耐候性和耐光性试验方式浅谈

   摘要:简述了国内外常用的自然气候老化试验和人工加速老化试验方法,并比较了氙弧辐射加速老化试验和紫外照射加速老化试验。

    关键词:耐候性;耐光性;加速老化试验;氙弧灯;紫外线灯

    涂料、塑料和其他有机材料暴露在自然气候条件和光照辐射下经一段时间会出现失光、褪色、泛黄、剥落、开裂、丧失拉伸强度和整层脱落等现象。即使是室内光线或者透过窗玻璃的阳光也会对诸如颜料或染料之类的物质造成损害。因而对于户外使用的涂料,如建筑外用涂料和汽车涂料,耐候性和耐光性是*重要的检测项目。

    虽然大家都认同涂料的耐候性和耐光性很重要,但对什么是它们*好的测试方法却各执己见。国内外现在评价涂料耐候性和耐光性的方法也很多。而普遍采用的有自然气候老化试验、氙弧灯照射、或碳弧灯照射、紫外光灯照射等人工加速气候老化试验的方法。本文将探讨如何选择合适的测试方法。

    1自然气候老化试验

    自然气候老化试验方法是国内外广泛采用的方法。其主要原因是自然气候老化实验结果更符合实际,所需的费用较低而且操作简单方便。虽然我们可以在任何地方进行自然气候老化试验,但国际上比较认可的试验场地是美国的佛罗里达,因为其阳光充足。

    但自然气候老化试验的不足之处是试验需要的时间长,试验人员可能没有这么多年的时间等待一个产品的测试结果。另外,即使是佛罗里达,气候不可能年复一年的完全相同,故试验结果的再现性也不理想。

    2氙弧辐射试验

    氙弧辐射试验被认为是*能模拟全太阳光谱的试验,因为它能产生紫外光、可见光和红外光。正因为如此,在国内外被认为是*广泛采用的方法。GB/T1865—1997(等同于ISO113411:1994)详细地介绍了这种方法。

    但这种方法也有它的局限性,即氙弧灯光源稳定性及由此带来的试验系统的复杂性。氙弧灯光源必须经过过滤以减少不期望的辐射。为达到不同的辐照度分布可有多种过滤玻璃类型供选择。选用何种玻璃取决于被测试材料类型及其*终用途。改变过滤玻璃可以改变透过的短波长紫外光类型,从而改变材料遭受破坏的速度和类型。通常运用的过滤有3种类型:日光、窗玻璃和扩展的紫外光类型(国标GB/T1865—1997中提到的方法1和方法2对应于前两种类型)。

    典型的氙弧辐射都配备一个辐照度控制系统。辐照度控制系统在氙弧辐射试验中很重要,因为氙弧灯光源的光谱自身内在稳定性就比荧光紫外灯光的光谱差。国外有人考察了一盏新氙弧灯和一盏用过1000h的旧氙弧灯光谱的区别。结果发现,光谱能量分布不但在光源的长波长范围随灯的使用时间延长变化显著,而且在短波长的范围内也有明显变化。这种变化引起的原因是氙弧灯的老化,是它的自身内在特性。

    对这种变化也可采取多种补救措施。例如提高更换灯管的频度以减轻灯光老化的影响。或者可用传感器控制辐照度。尽管存在因灯老化引起的光谱能量分布变化,氙弧灯仍不失作为耐候性和耐日光照射试验的一种可靠的和反映实际的光源。

    大多数氙弧辐射试验在模拟润湿条件时采用水喷淋和/或温度自动控制系统(国标GB/T1865—1997提出的“表面用水喷淋”)。水喷淋方法的局限是当温度相对较低的水喷到温度相对较高的试板上时,试板会冷却下来,这会使材料遭破坏的过程减缓。

     另外,即便是在自然气候下进行老化试验,还有一种加速的方法,就是将被测试样板装在能随太阳升起降落而转动的样板架,使样板大部分时间保持被阳光直射的状态,以获得加速试验结果。20世纪80年代前采用碳弧灯或直接用紫外灯照射,进行平行试验,也可缩短检验周期,究竟哪种试验方法是*好的呢?没有简单的答案。选择哪种方法取决于要测试的材料,材料的*终应用场合,所关心的材料遭破坏的模式和财力等方面的因素。