評定紫外線老化試驗機汽車涂層體系長期抗老化性試驗研究

   紫外線老化試驗機目前的涂層加速老化方法是SAEJ2527（替代已廢止的J1960）。該方法規定在氙燈箱內進行老化試驗，經濾光片過濾后，氙燈光源產生與太陽光相似的光譜功率分布（SPD）；而且氙燈試驗箱內的溫度、濕度和在油漆樣品上噴淋的液態水都能得到控制，希望能在短時間內模擬與佛羅里達戶外曝曬相當的涂層失效狀況。與佛羅里達戶外曝曬試驗相比，氙燈試驗箱的輻照度、溫度、潮濕時間或液態水侵蝕強度都有所增加，這被認為是進行加速測試。如果試圖改進加速測試方案，則這些變量都可以進行適當的調整，以提高氙燈老化試驗與實際條件的相關性。
    客戶對涂層耐候性和外觀質量的要求不斷提高，這促使汽車制造商和油漆供應商開發新的涂層體系以迎合客戶的需求。然而，由于引進新涂層體系存在潛在的風險，因此在新涂層體系投產前需要做大量的試驗，這需要耗費大量的時間和資源，以減少因涂層失效而帶來的風險。通常在將一個新的涂層體系投入實際應用之前，汽車制造商需要對其進行5年的佛羅里達戶外曝曬試驗。如果汽車行業有一項可靠的加速測試方法，能夠快速且準確地評定汽車涂層體系的長期抗老化性，那么可以明顯縮短新涂層體系的投產時間。
    也有人認為，在加速老化設備中試圖再現實際條件下的潛在失效是沒有意義的，因為任何市場區域（例如北美）的氣候變化范圍是非常大的。由于氣候的差異性，在一個地區觀測到的潛在失效在其他地區或許無法觀測到。另外，任何地區的氣候每年都會發生變化（比如在佛羅里達南部，每年的氣候變化是很明顯的），所以在加速設備里再現所有相關環境的變化因素是不可能和徒勞的。近年來的氣候數據為用實驗室加速老化設備再現實際條件下的曝曬提供了支持，在很好地控制實驗室曝曬條件的前提下，考察涂層體系基本性能變化的研究取得了重大進展。可以將從這些曝曬試驗中獲得的結果應用到這些涂層體系在不同曝曬條件下的性能統計預測中，實驗室加速老化方法顯示出預測涂層體系在自然曝曬條件下的使用壽命的前景，但前提是要求有龐大的數據做支撐，而現代添加了穩定劑的高耐候涂層體系在不同系列環境中的曝曬情況仍需驗證。對于具有實際測試經驗的涂料技術人員來說，短期內大的愿望是，通過仔細檢查和改善影響測試性和加速因素的測試條件，來改進現有的加速測試方法。以前的工作結果顯示，加速測試設備中光源的光譜功率分布對加速測試結果的性有極大的影響。Gerlocket.al已經指出，只有那些使用了能再現地面太陽光紫外波段光譜光源的試驗，才能使涂層發生的化學成分變化與戶外曝曬的相同。
    先，水可以塑化涂層，并因此改變涂層的力學性能。二，這種塑化作用可以增加存在于涂層結合鏈中的小分子的活性，而這些小分子對涂層體系是有害的。三，由于多層油漆體系中的基底和每層涂層具有不同的收縮率，從而影響曝曬結果。四，涂層失去光澤是因為涂層表面經過戶外（雨水）或加速測試中（水噴淋）的液態水沖洗后，已降解的材料脫落所導致的。后，水的存在導致涂層的水解，油漆是容易產生此類老化的涂層體系。

    近，一種新的氙燈老化設備光學過濾器投入市場，該光學過濾器能模擬太陽光的光譜功率分布，使用這種光學過濾器后涂層發生的化學變化地再現了涂層經戶外曝曬后發生的變化。先不考慮曝曬因素的可變性，的加速測試必須能再現涂層在戶外曝曬過程中能觀測到的化學變化，大量的分析和研究已開發出多種方法來檢測這些化學成分的變化。這些方法比涂料行業常用的標準光澤測量有了很大進步，光澤測量被證實不能充分描述底漆和面漆體系的長期老化性能。我們希望加速測試應該不僅能夠再現涂層發生的化學變化，而且還可以再現涂層在戶外曝曬過程中能觀測到的物理失效（開裂、起泡、分層、失去光澤和顏色變化等）。除光源之外，其他必須被再現的主要環境變化參數是溫度和濕度。溫度的作用被認為是主要產生熱應力以及影響老化過程中發生的化學變化的速度。以前的工作結果已經證明了在涂層老化過程中水的作用的多樣性。

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