温度湿度对漆膜的影响试验

应助达人

可以参考一下文献

漆膜人工加速老化试验及评级方法

1 前言
产品在使用过程中, 由于日光、风沙、雨、雪、露、氧气、尘埃、温度、湿度及各种化学介质的影响,使漆膜( 即涂层) 的机械性能和物理化学性能产生不可逆的变化, 出现失光、变色、起泡、裂纹、粉化、长霉、生锈、剥落等现象, 导致漆膜的破坏, 这种现象称为漆膜的老化。老化减短甚至终结漆膜的使用寿命, 使漆膜失去应有的功能。人们十分关注漆膜的使用寿命, 然而, 漆膜的寿命是很难预测的。但可以用老化试验来评估。最直接、最可靠的办法就是大气暴露试验, 操作简单, 数据可靠, 但时间很长, 需要几年甚至几十年才能得出结果。为了缩短时间而采用的人工加速老化试验, 是在大气暴露试验的基础上, 找出气候因素与漆膜破坏现象之间的一定关系, 在实验室模拟自然气候因素, 进行人工加速试验。这是一种快速、实用的方法。
国家标准G o"T.865 -2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露( 滤过的氙灯辐射) 》[.]( 等效采用ISO11341: 2004) 规定了评价漆膜的耐人工气候性或通过人工辐射暴露来评定其耐光性的试验方法, 用于漆膜耐候性和耐光性的人工加速老化测定。影响老化过程的因素是多种多样的, 人们不可能预期在自然气候条件下和人工加速条件下老化过程的准确对应关系, 但只要引起老化的重要参数是相同的和这些参数的影响是已知的, 就能预期它们之间的一定关系。精确模拟气候对漆膜各个方面的影响是做不到的。因此, 用人工气候老化来区别自然气候老化, 而把通过玻璃滤光的辐射试验称为人工辐射暴露。

2 加速老化试验的原理
不同光源对老化试验的加速是不一样的。碳弧灯紫外线的光谱在波长300nm -380nm 部分具有很大的分光能量( 可见光和红外光部分的能量则很小) , 其老化试验的加速性较快。而氙弧灯的光谱能量分布较碳弧灯更接近太阳光, 老化试验的模拟性更好, 但加速性则稍差一些。两种光源在老化试验中均常用, 国家标准G o"T.865 -2009采用氙弧灯, 而国外( 如日本等)也常用碳弧灯。
用经滤光器滤光的氙弧灯对漆膜进行人工辐射暴露, 在一定的暴露辐射能后, 使选定的性能产生一定程度的变化或达到一定的老化所需的辐射暴露。将经暴露的漆膜性能与未经暴露的漆膜( 对比试样) 性能比较, 就能反映出漆膜的老化状况。太阳辐射是漆膜老化的主要原因。用人工辐射来模拟这个参数特别重要。氙弧灯配以不同的滤光系统能改变所产生的辐射的光谱分布, 可分别模拟太阳辐射及经过3mm 玻璃滤过的太阳辐射的紫外光和可见光范围的光谱分布, 两种光谱能量的分布是描述被滤过的光辐射在低于波长400nm 紫外光范围的辐照度值和允许的偏差, 在该范围内,氙弧灯辐射能更好的模拟太阳能辐射。人工气候老化和人工辐射暴露的相对光谱能量分布见表1。
表1 人工气候老化和人工辐射暴露的相对光谱能量分布[.]

3 试验设备
3.1 试验箱的结构[ 2]
人工加速老化试验通常在老化试验箱内进行, 试验箱由耐腐蚀材料制成, 分为上、中、下三部分。上部为控制室, 配有各种仪表及开关, 可根据试验需要调整试验的温度、湿度、降雨量及周期等参数; 中部为老化试验室, 内壁为不锈钢, 周围填充保温材料, 中间悬挂光源( 碳弧灯或氙弧灯) , 有一个存放试样的试样架围绕光源匀速转动, 后部或侧面装有喷嘴能对转动的试样自动喷水, 温湿度由温湿度传感器调节; 下部安装发湿箱、鼓风机及转动机构。
3.2 辐射光源
以氙弧灯作辐射光源, 辐射光应经滤光系统,使辐照度在试样架平面的相对光谱能量分布与太阳的紫外光和可见光辐射近似, 或与通过3mm 窗玻璃滤过的太阳紫外光和可见光辐射近似。选择辐射通量, 使试样架平面在290nm - 800nm 波长之间的平均辐照度为550W"m2。作用于各试板区域任何点的辐照度的变化不能大于整个区域总辐照度算术平均值的10% 。
3.3 温湿度调节
试验箱的温湿度用防止直接辐射的温度和湿度传感器监控, 使试验箱保持规定的黑标准温度和湿度。应通入无尘空气, 使用蒸馏水使相对湿度保持在规定范围。黑标准温度计由70mm x40mm x0.5mm 的不锈钢板制成, 其朝辐射源的表面涂有能吸收波长在2500nm 内全部辐射光的93% 的耐老化的平整黑涂层。温度通过装在背面中央的传感器测量。
3.4 试样润湿装置
为了模拟自然环境的降雨和凝露作用, 润湿试样受试面采用喷嘴喷蒸馏水。蒸馏水不能循环使用。
3. 5 试样架
试样架由惰性材料制成, 能围绕光辐射源匀速转动。

4 试样
试样采用标准试板, 其材质、涂层材料及施工方法均应与所代表的实物相同。
试板应平整、大小与试验箱及试样架相适应。
试样数量应满足不同周期进行测试的需要。
试样应有永久性标识。
必要时, 应制备参照试样和对比试样。

5 试验步骤
5.1 试样的放置
将试样放置在试样架上, 要确保周围空气流通, 试样可以按一定的间隔时间改变其排列位置( 如上排与下排交换) 。如果以非连续方式操作, 可通过试样架旋转180 o角, 使试样转离辐射源产生周期性的变化。可以将试样与参照试样一起暴露。
5.2 试验的温湿度及润湿操作
试验箱内温度为( 38+- 3 ) e , 相对湿度40%- 60% 。
试样的润湿操作见表2。润湿过程中, 辐射暴露不能中断。
表2 试样的润湿操作

5.3 试验时间
按下列方法之一控制试验时间:
(1) 试样表面已经受到规定的辐射暴露;
( 2) 试验已符合规定的老化指标。这种情况应在试验期间不同阶段取出试样进行检查, 并通过绘制老化曲线来决定试验终点。
5.4 试验的检查和终结
试验应连续进行。只有在更换氙弧灯或滤光器系统以及在试验到某个阶段需要取出试样时, 才可以中断。中间检查时, 试样不能洗涤或磨光。检查时, 试板周边及孔周围5mm 内不计。漆膜在人工加速试验中的变化规律与自然气候暴露相似, 初期变化较明显, 后期变化逐渐平缓,因此, 初期的检查周期应短一些, 如每隔48h 检查一次, 到192h( 8 天) 后, 可每隔96h 检查一次。每次检查后, 试样的上下位置应互换。试验的终结应根据漆膜老化破坏程度的具体要求或由双方商定的检查指标确定。一般情况下,当漆膜的任何一项性能破坏程度达到综合评级的" 差0级时, 即可终止试验。检查结果应表明漆膜各种性能的中间结果和渐进的变化情况。必要时, 可与未暴露的对比试样或同时暴露的参照试样相比较。如系多阶段测试, 中间检查的结果和最终检查的结果应以表格的形式或用辐射暴露函数的图解形式给出。

6 漆膜老化的评级方法[ 3]
G B "T.766 -2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》规定了涂层老化的评级通则、老化单项指标的评级方法及装饰性涂层和保护性涂层老化的综合评级方法, 该标准适用于天然老化和人工加速老化条件下漆膜老化性能的评定。
6.1 通则评级
按老化后漆膜的破坏程度, 数量和大小分为0- 5 级, "O"表示无破坏, "5"表示严重破坏( 见表3) 。必要时, 可采用中间的半级来记录破坏现象。漆膜表面目视可见的均匀破坏, 用破坏的变化程度评级; 漆膜非连续性或其局部不规则破坏, 用破坏数量评级; 破坏类型有大小数量意义时, 加上破坏大小的评级。

6.2 单项评级
单项评定包括失光、变色、粉化、开裂、起泡、生锈、剥落、长霉、斑点、泛金、沾污等级的评定。按照评级通则, 分别从破坏程度、破坏数量和破坏大小三方面来评定, 破坏程度及破坏数量通常合并考虑,而失光、变色、粉化、泛金、沾污不评定破坏大小等级。各单项具体评级要求从略。
【示例1】失光2: 表示均匀破坏中的2 级失光。
【示例2】起泡2( S3) : 表示分散破坏中的起泡,密度2 级, 大小S3 级。
6.3 综合评定
根据漆膜老化现象单项评定结果评定漆膜老化的综合等级( 见表4、表5) 。


6.4 评定注意事项
(1) 漆膜评定等级时, 在同一等级里应按外观好坏先后排序, 再进一步确定其优劣。
( 2) 漆膜同时出现多项破坏现象, 评定等级时按破坏最严重的一项评级。
( 3) 漆膜出现前述11 项以外的老化现象时, 应作好记录。

7 结语
漆膜的人工加速老化试验是十分重要的试验。只有老化性能优良的漆膜才能确保其可靠的使用寿命。由于人工加速老化试验方法比较复杂, 结果的评定也比较复杂, 因此, 多在专业性研究所和试验室中进行。一般人对它的了解相对较少。但是, 对于长期处于自然气候条件下航空、航天、兵器装备、舰船、大型输变电设施、大型水利设施以及汽车、火车、集装箱、工程机械等应用领域, 漆膜老化性能的测试是非常重要的, 千万不可忽视。