涂膜人工老化检测应用.doc

涂膜人工老化检测的运用陈旭峰（湖北来斯化工新材料有限公司，湖北鄂州 436070）摘 要 利用人工加速老化设备模拟自然环境来进行涂膜老化试验，依据这些实验结果，来叙述粉末涂料耐候性能改善、材料（颜料部分）的选择、产品保障的预测等实际运用。关键字 粉末涂料、有机颜料、人工加速老化仪、QUA、佛罗里达暴晒中图分类号：TQ619.6 文献识别码：A0 前言粉末涂料作为装饰性材料已经广泛用于更行业中，然而，受安装条件及气候影响，一些用于户外的装饰材料在时间的洗礼下逐渐开始老化，其表现为失光、变色、起泡、脱落，这些老化都开始影响着人们的视觉效果，为此进行大量实验检测分析，探讨粉末耐候性能的改善、材料的选择、产品保障预测的应用。1 漆膜耐候性检测人工加速老化仪是涂膜耐候性能检测的常用设备，它是通过在实验室内模拟自然环境进行各种类型气候的涂膜老化试验，并给予一定的催化因素，从而克服天然暴晒试验所需时间长的不足。紫外线是涂膜老化中的一个很重要的因素，大气中的温度、湿度和氧气的含量也对涂膜的老化起着重要的影响。人工加速老化试验就是利用一定的设备人工老化仪，通过改变光源的种类、强弱，以及各种类型气候的温度、湿度、含氧量的变化等因素的控制，测试在人造气候的环境下，各种涂膜的老化程度及变化状况，从而判断相应漆膜的耐老化能力。2 实验部分2.1 主要原料与仪器2.1.1主要原料聚酯树脂，工业品P9337，酸值32，杭州中法实业股份有限公司固化剂TGIC，工业品，常州牛塘化工股份有限公司 钛白粉（金红石型），ZR-940, 工业品，江苏镇钛化工有限公司沉淀硫酸钡，工业品，澧县红林化工有限公司颜料，耐晒大红2BP(颜料红48:2)、永固桃红E（颜料红122）、吡咯红（颜料红254）、酞菁绿（颜料绿7）、酞菁蓝（颜料蓝15:3），工业品，湖北来斯化工新材料有限公司紫外光吸收剂UVF，工业品，湖北来斯化工新材料有限公司抗黄变剂736，工业品，湖北来斯化工新材料有限公司2.1.2仪器设备 美国QUV（A）人工加速老化仪、爱色丽SP60色差仪、双螺旋挤出机、静电喷枪、恒温烤箱2.2 试验配方 2.2.1实验基本配方,如表1所示表1 试验基础配方组份质量份%聚酯树脂55固化剂TGIC4沉淀钡33流平剂1.2安息香0.4增光剂1.22.2.2 实验配方表2涂膜添加耐老化试剂性能对比试验配方配方组份配方1配方2配方3配方4配方A94.894.894.894.8紫外吸收剂UVF/0.5/0.5抗黄变剂736/0.50.5炭黑070.70.70.7表3 不同颜料老化性能测试组份质量份%配方A94.8钛白粉5紫外光吸收剂0.5颜料1表4颜料明细表【2】颜料名称索引号结构类型耐晒大红2BPPR48:2偶氮色淀类宝红6BRPR57:1/吡咯红BOPR254吡咯并吡咯类永固桃红EPR122喹吖叮酮类酞菁蓝BGSPB15:3酞菁类酞菁绿GPG7酞菁类2.3 粉末涂料漆膜的制备 将所得的配方预混合后，经熔融挤出、粉碎、过筛，然后喷涂到铁板上，分别在烤箱中进行不同温度和时间的烘烤固化,即得到样板。2.4 表征方法涂膜的制备根据GB/T 17271992漆膜一般制备方法进行；漆膜人工老化试验按GB/T 1865-1997色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露测定，具体技术参数如表5表5人工加速老化试验技术参数技术指标参数技术指标参数灯管选择A管运转时间视要求而定光照强度0.68 m3 /h光照温度60循环时间4h冷凝温度502.5漆膜等级评定在涂膜老化单项评定等级中，其变色程度评级对装饰性材料影响最大，故单一研究讨论变色程度评级。以0至5的数字级来评定，按漆膜老化前后变色程度评级（将老化后的样板与老花前的样板进行比色）其评定标准如表6所示表6 漆膜变色等级评定（1）等级变色程度（目测）色差值（NBS）（仪器测）012345无变色很轻微变色轻微变色明显变色较大变色严重变色1.51.63.03.16.06.19.09.112.012.0（注：其中表6中色差值是按GB/T11186.211186.3测定和计算老化前与老化后样板之间的色差，按色差值评级。）3 结果与讨论涂膜按照相应标准制备后，在人工老化设备光照0500h,其变色程度数据如表7所示表7 涂膜老化数据汇总光照时间/h0100200300400500涂膜色差值E配方100.841.442.383.063.12配方200.211.252.32.73.08配方300.681.472.12.42.89配方400.170.381.141.452.55配方500.640.871.491.421.71配方600.691.071.521.661.93配方700.770.991.551.872.25其他颜料配方的老化数据省略由配方1、2、3、4绘得不同助剂对涂膜老化性能的影响数据图，如图1所示从图1中可以直观的看出，用相同的树脂进行老化试验，添加抗黄变剂和紫外线吸收剂的配方中，涂膜在前200h光照下，变色程度要明显弱于单一助剂的添加或不加助剂的配方，同时还可以看出，添加抗黄变剂或紫外吸收剂对涂膜耐变色能力还是有一定的帮助。由表3配方中做老化测试数据绘制不同红颜料老化性能对比数据图，如图3所示由图3中可以明显的看出，不同红颜料红颜料的耐候性能差异很大，这要取决于各个颜料的化学结构，其耐候性还与晶型、粒径、表面处理有关系【3】。通过查阅各颜料的技术指标，颜料耐光性7级以上的其变色程度很不明显，像此类颜料就可以用于户外型的粉末涂料中。图4为不同类型的颜料的耐候性能测试。由图4可以看出，酞菁系列颜料在经500h光照条件下，涂膜色差值都在0等级线左右，甚至在其以下。与此同时，客户在实验中的应用跟实际检测出的结果是相近的。五 数据佐证耐候性能检测是粉末涂料行业讨论的热点话题，阿克苏诺贝尔粉末涂料（宁波）有限公司的技术人员也对老化测试数据跟实际户外暴晒的情况做科学分析。5.1 QUV（UVA灯管）与佛罗里达测试结果之间的比较图2 QUV(UVA灯管)400h与佛罗里达曝晒1a样品保光率之间的比较 户外测试是实验室加速老化测试的基础。通过实验测试研究，进一步认识到积极开展户外老化测试的重要性，并用以指导实验室加速测试。5.2 QUV（UVA灯管）与佛罗里达测试对比分析从图2可以看出，无论是使用QUV（UVA灯管）对样板进行测试还是佛罗里达户外曝晒，样板的光泽均发生退化。其中A样板光泽保持的较好，B样板的光泽下降最低。而且还可以看出，QUV（UVA灯管）测试与佛罗里达户外曝晒之间的相关性较好。按ASTM-G154-2006标准测试程序6的试验条件运行1000h，在不同时间段对光泽进行一次测量，而在佛罗里达是对样品曝晒了1a，也是在不同时间段对光泽进行一次测量。通过数据分析及数学计算，结论得出QUV（UVA灯管）中测试400h样品的光泽变化最接近在佛罗里达户外曝晒1a的效果（为了直观比较样品在两种测试条件下性能的变化，图2中显示的是其中3个样品在QUV（UVA灯管）和佛罗里达试验中的光泽变化4。4结语涂膜的耐老化性能与各个材料间是有相互影响，颜料耐候性能与其自身的化学结构类型有密切关系，通过添加助剂对涂膜抗老化性能改善是有成效的。然而，基于实验条件的理想性，户外实验条件的复杂性，户外老化和实验室实验间仍然存在一定的误差。参考文献1 中国粉末涂料信息与应用手册，庄爱玉主编，北京化学工业出版社，2011.12 2 化工产品手册颜料卷，项斌，高建荣编，北京化学工业出版社，2008.01 3 南仁植.粉末涂料与涂装技术. 北京：化学工业出版社. 2008.54 阿克苏诺贝尔粉末涂料（宁波）有限公司.技术文章粉末喷涂铝型材耐候性测试方法研究The use ofartificial agingtestfilmChen Xufeng(Hubei NiceNew chemical Material CO.,ltd Hubei E zhou 436070)Abstract ：the use of artificial accelerated aging equipment to simulate the natural environment for the coating aging test, according to the experimental results, the improved performance of powder coatings, weathering materials (pigments) selection, product security forecast and actual application.Keywords ：powder coating, organic pigment, artificial accelerated aging instrument, QUA, Florida exposureCLC number: TQ619.6 Document code: A