工艺技术│UV涂层的耐候性测试

紫外光固化工艺因其高效和高物性等特点，UV涂料的应用领域已经从室内逐渐扩张到户外，随着以硅酸钙板材质为主的外墙印刷涂装工艺的日益成熟，UV固化涂料在户外应用技术的拓展也逐渐成了各大UV涂料企业研发投入的重点。本文将阐述UV涂层耐候性测试常用的方法及机理，以帮助配方师在耐候UV涂层研发过程中对成膜物选择方向的确定。

    UV涂层耐候性能的检测有：耐人工老化性、耐大气曝晒性、耐湿热性、耐盐雾性、防霉性

    一、耐人工老化性

    人工加速老化试验是基于大量天然暴露试验的结果,从中找出规律,找出气候因素与漆膜破坏之间的关系,以便在实验室内人为地创造出模拟这些气候因素的条件并给予一定的加速性,以克服天然暴露试验耗时过长的不足.

    漆膜的热老化主要是由于交联过程及聚合物分子链的破坏.交联的结果产生了立体结构,使漆膜变硬、变脆、失去弹性;而分子链破坏的结果使大分子链断裂,减少了分子长度及分子量,形成了洲离基团,表现为发软、发黏.

    湿度也是影响漆膜破坏的一个重要因素,在大气中暴露,漆膜实际上是长时间地保持在潮湿状态下,尤其在湿热地区更是如此.因为,水分的吸收引起了漆膜拜的溶胀,体积变化,或使漆膜拜中水溶性物质溶解出来,当爱光线照射时,就易使漆膜结构三十或加快了光化学变化的作用.当然湿度的影响应考虑到温度、水分以及光照等各因素互相促进的总体影响.

    漆膜中的聚合物仅仅由于是光而解离的情况非常少,由于日光和氧气的相互作用,即所谓的日光氧化而促进老化是值得注意的.被太阳能所活化的氧会引起漆膜表面的氧化作用结果增加了漆膜的孔隙关形成了漆膜的失光.已证实了在人工加速老化试验循坏中,增加氧处理具有重要的意义,尤其是在较高压力的氧气处理中,显著地增加了由于裂缝和龟裂所引起的破坏现象.

    二、耐大气曝晒性

    涂料的大气曝晒试验是指在各种气候类型区域里研究大气各种因素,如日光、风、雪、雨、露、温度、湿度、氧气、化工气体等对涂层所起的老化破坏作用通过试板的外观检查以鉴定基耐久性.

    规定的检查项目包括失光、变色、粉化、裂纹、起泡、斑点、生锈、泛金、点污、长霉和脱落等.

    三、耐湿热性

    湿热试验也是检测涂膜耐腐蚀性的一种方法,一般与盐雾试验同时进行.

    饱和水蒸气对漆膜的破坏作用主要基于以下几点:

    (1)水对漆膜有渗透作用,透过漆膜的一层或多层,在漆膜与漆膜之间积聚,产生了最初的起泡;随后再深入一步发展,最后达到漆膜与度板之间,产生最后的起泡,水分与金属底板接触,产生电化学腐蚀作用.

    (2)漆膜本身可以吸收一部分水分,使漆膜发生膨胀,降低了漆膜和底板的附着力,从而产生起泡现象.

    (3)一般在相对湿度较低的情况下,漆膜附着力的变化是不明显的,但随着相对湿度的增加到90%,甚至更高,附着力的丧失就会变得很快,除了个别漆膜外,多数漆膜的附着力均不能恢复.

    (4)在相同的相对湿度下,温度越高,绝对湿度越大,周围空间水蒸气压力增加,水气向漆膜内扩散显著,加快了受潮速度.同时温度升高,高分子链的热运动变得历害,分子间的作用减弱,加速了形成分子间的空隙,有利于水分的进入.

    (5)在相同的绝对湿度下,温度越低,则相对湿度就越高,水分向漆膜内部渗透的趋向就越大.另外,相对湿度高时,水分凝结的趋势就增加,在涂料表面凝结的水分增加,因而涂料受潮的速度也就加大了.

    耐湿热试验一般均在调温、调湿箱内进行.由于湿热试验中主要的影响因素是温度和湿度,因此在每次试验中需特别注意对这两个因素的控制,以免影响试验结果.另外在试验时垂直悬挂的样板这间应保持一定的距离,以不相互重叠碰撞为准(2~100px);样板在各周期检查时还应互换位置,以尽可能地减少因设备内温度、湿度的不均匀所造成的试验误差。

    四、耐盐雾性

    盐雾试验是目前普遍用来检验涂膜耐腐蚀性的方法.大气中的盐雾是由悬浮的氯化物的微水液滴所组成的弥散系统,它是由于海水的浪花和海浪击岸时泼散成的微小水滴经气流输送过程中所形成.一般在沿海或近海地区的大气中都充满着盐雾.由于盐雾中的氯化物,如氯化钠、氯化镁具有在很低相对湿度下吸潮的性能以及氯离子肯有很大的腐蚀性,因此盐雾对于在沿海地区的金属材料及其保护层具有强烈的腐蚀作用.盐雾试验设备目前采用较多的是喷嘴式的,即使一定压力的空气通过试验箱内的喷嘴,把盐水喷成雾状而沉降在样板上.采用喷嘴式盐雾试验时需注意以下事项:

    (1)试验过程中,必须经常检查喷嘴是否堵塞,以保证喷雾的正常进行.

    (2)所用的压缩空气必须经空气过滤器除油和空气饱和器加热饱和.

    (3)喷雾压力应严格控制,使在规定值下下很窄的范围内波动,以免影响试验的重现性.(4)把需要进行相互比较的同一批样板尽量在同一次试验里进行.样板涂漆表面与盐雾沉降方向成30°角放置.每次检查后,应交换样板的放置位置,以消除设备内喷雾量及温度的不均匀所引起的误差.

    标准中规定被测试涂膜样板必须在封边后测试,观察涂膜状况有无变色、起泡、生锈和脱落现象,按其轻重程度、起泡大小和面积、锈点大小来分级.

    五、防霉性

    (1)定义:漆膜抵抗霉菌在其上生长的能力.

    (2)内容:一般适于霉菌生长的温度是15~35℃,最适宜的温度是25～30℃，当温度低于０℃或高于80℃时，霉菌实际上不生长．适于霉菌生长的相对湿度是80%以上,超过95%时生长最为旺盛,低于75%时霉菌不生长,但并不死亡,所以最适于霉菌生长的气候条件是温度30℃与相对湿度95%~100%。