探討紫外光加速老化試驗對彩涂板涂層厚度的影響

涂料類型為PE、SMP、HDP和PVDF的彩涂板，進行耐紫外光加速老化試驗，考察光老化時間對彩涂板涂層厚度的影響，分析影響程度，探討影響原因。從試驗結果可知，彩涂板涂層厚度損失量隨著紫外光老化時間增加而增加; 不同涂料類型的彩涂板，影響程度不同，按照彩涂板的涂層厚度損失量，排序為PE和SMP＞HDP＞PVDF; 紫外光老化試驗中，彩涂板涂層厚度損失量也受其顏色影響。
 

彩涂板涂層厚度是彩涂板成品檢測中一個非常重要的指標，它直接影響彩涂板的使用性能，如加工性能、耐老化性、耐腐蝕性等。對于這一問題的研究，國內(nèi)外有較多的提及，但是，涂層的老化進程對彩涂板涂層厚度的影響研究卻鮮有提及。而建筑彩涂板在實際使用過程中，在日曬雨淋的環(huán)境下，其涂層厚度隨時間是否發(fā)生改變，會發(fā)生怎樣的改變，改變程度有多大，對這個問題的探討具有一定的現(xiàn)實意義。
 
涂層老化的主要原因通常是指太陽輻射、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，次要原因是指空氣污染、酸雨、生物現(xiàn)象、風沙等。涂層老化的類型和表現(xiàn)形式多種多樣，主要是聚合物鏈的降解，包括光降解、氧化降解、熱降解，在常溫環(huán)境使用的彩涂板，主要的老化方式應為光氧化降解。
 

太陽光通常可分為3個主要波長范圍: 紫外線(波長200～400nm)、可見光(波長400～ 720nm)和紅外線(720～2500nm) 。其中，紫外線按波長的長短又可細分為短波UVC (200～290nm)、中波UVB(290～320nm)和長波UVA(320～400nm)。太陽光通過外空間和高空大氣層后，290nm波長以下紫外光幾乎全部被濾除，因此到達地面的紫外線實際上只有中波UVB和長波UVA。中波UVB比長波UVA對彩涂板涂層損壞要大。
 

本文采用的紫外老化加速試驗方法是按照GB/T 13448—2006《彩色涂層鋼板及鋼帶試驗方法》中的紫外老化試驗方法，具體試驗條件為“8h為一循環(huán)周期:4h紫外光照，黑板溫度(60± 3)°C，4h冷凝，黑板溫度(50±3)C°”，波長為310nm，光照強度為0.63W/(m2·nm) 。該試驗條件包含了影響建筑彩涂板涂層老化的三個比較主要的因素，即光照、濕度和溫度。試樣采用了普通聚酯(PE)、硅改性聚酯(SMP)、高耐候聚酯(HDP)和聚偏氟乙烯(PVDF)四個不同類型的彩涂板各3塊，共12塊;每個類型的3塊彩涂板的顏色均不同，四種類型的彩涂板中，1、5、7、11號樣為藍色彩涂板，2、4、9、10號樣為白色試樣，3、6、8、12 號樣為灰色彩涂板。按照標準進行加速老化試驗。試驗前，采用渦流儀測試彩涂板的涂層厚度; 當加速老化時間分別為200、400、600、1000、1500、2000和3000h時，采用相同的渦流儀，且在相同的校正條件下，再分別測試彩涂板涂層厚度。彩涂板涂層厚度測試時，同一試樣測試12次，取平均值作為測試結果。
 
12塊試樣在不同試驗時間下的涂層厚度損失量見柱形圖。其中，某UVB試驗時間下涂層厚度的損失量=測試前涂層厚度－該UVB試驗時間后涂層厚度。
 

不同時間下的涂層厚度損失量柱形圖

從試驗結果可知，彩涂板涂層厚度損失量隨著紫外光老化時間增加而增加。但是，不同涂料類型的彩涂板，影響程度不同，PE和SMP彩涂板的涂層厚度損失量較大，HDP彩涂板涂層厚度損失量較小，PVDF彩涂板涂層厚度損失量小。PE、SMP、HDP和PVDF 的藍色和白色彩涂板，涂層厚度損失量與紫外光加速老化時間成線性正相關，相關系數(shù)r＞0.91，線性相關性比較強，且白色彩涂板回歸方程的斜率比藍色彩涂板數(shù)值小。彩涂板在使用過程中，其涂層厚度隨時間逐漸減薄，防護性能逐漸變差。建議彩涂板用戶根據(jù)用途、使用環(huán)境，選擇合適顏色及涂料類型的彩涂板。