溫度、潮濕等因素的影響,會產(chǎn)生褪色、色遷移、色強度變

1、近年來，人們越來越關(guān)心涂料中顏料的耐候老化性能。當室外涂料受到大氣條件下光照、溫度、潮濕等因素的影響，會產(chǎn)生褪色、色遷移、色強度變化等老化現(xiàn)象。自然戶外曝曬1和加速老化試驗箱是測試材料耐候老化性能的主要方法。國內(nèi)外涂料行業(yè)長期開展了戶外大氣老化測試。國內(nèi)在海南、廣州、敦煌等地都有規(guī)模不等的戶外曝曬場，國際上通常作為基準曝曬地點的有美國的佛羅里達和亞利桑那、澳大利亞的阿倫加(Allunga)等。戶外曝曬測試有很多優(yōu)點，如真實、便宜、易于操作等。戶外曝曬的測試時間相對較長，所以有必要進行試驗室加速老化測試。在加速老化測試方面，除少數(shù)的日本企業(yè)仍沿用碳弧燈外，主要的測試方法有紫外光照和氙燈兩種。然而

2、，氙燈加速老化試驗箱不能模擬所有的老化參數(shù)，而且有一些測試變量容易引起錯誤的試驗結(jié)果，從而導致錯誤的結(jié)論。但是可以利用戶外曝曬的結(jié)果作為參考來檢驗加速老化測試的真實性，從后使得加速老化試驗更具有實際使用價值。    1試驗目的    本文試驗目的是比較自然戶外曝曬與氙燈試驗室加速老化測試方法2之間的結(jié)果，并通過試驗數(shù)據(jù)及數(shù)學計算，找出兩者之間的對應關(guān)系。    2兩種測試方法簡介    2.1Allunga自然戶外曝曬 

3、60;  本文所做研究的自然戶外曝曬在澳大利亞的Allunga(緯度19°，南半球)進行，樣品架朝北，與水平面之間的夾角為19°。曝曬時間為24個月，并在不同時間段取出樣品，測試它們的顏色變化。測試樣品架及曝曬場如圖1所示。測試期間2007年及2008年的氣候條件如表1所示。表12007及2008年度Allunga的氣候情況圖1Allunga戶外曝曬場    2.2Q-Sun試驗室加速測試    2.2.1氙燈試驗箱的老化原理    氙

4、燈試驗箱可以模擬全光譜太陽光，包括紫外線、可見光和紅外線。其優(yōu)點是1a中任何時候都有重現(xiàn)性，快速，它是與日光源最接近的人工光源。氙燈產(chǎn)生的光譜必須經(jīng)過過濾來減少不需要的光譜成分。使用不同類型的玻璃過濾器可得到不同的光譜。有經(jīng)常使用的3種類型過濾器：日光、窗玻璃和紫外延伸過濾器。本次試驗中，采用日光過濾器，圖2顯示了這種過濾器產(chǎn)生的光譜，同時也顯示了295?400nm的紫外線短波段的光譜圖?？梢钥闯鲈摴庾V較好地模擬了太陽光譜。大多數(shù)氙燈檢測設備通過水噴淋或濕度控制系統(tǒng)來模擬濕度的影響。水噴淋可很好地模擬熱沖擊和機械侵蝕。在測試系統(tǒng)中，為了防止水對樣品的污染，試驗用高純度的去離子水。氙燈試驗箱的工

5、作示意圖如圖3所示。圖2配備有日光過濾器的Q-Sun光譜和太陽光譜之間的比較圖2配備有日光過濾器的Q-Sun光譜和太陽光譜之間的比較     2.2.2氙燈試驗箱測試條件    按照表2測試條件對測試樣板進行曝曬，同樣在不同時間段取出待測樣板，觀察它們的顏色變化。    2.3樣板制備及評估方法    將待檢測的COLORTREND?1、2、3、4、5、6#共6種不同的建筑涂料用色漿，按一定的比例加入到標準檢測用平光外墻涂料中

6、，使之達到1/25顏色標準深度。在震蕩機上震蕩3min混勻，在預涂了底漆的鋁板上用100m線棒涂布2道。在室溫放置5d后進行曝曬試驗。每種顏色的同一試驗各制備4塊樣板，3塊投入試驗，1塊作為標準板室內(nèi)放置。自然戶外曝曬共24個月，在6個月、9個月、12個月、18個月、24個月各評估一次；氙燈試驗室加速測試按表2試驗條件運行2000h，樣板評估間隔周期為500h。用分光光度計在D65標準光源下與標準板對比檢測顏色，記錄色差DE值。目測涂膜表面是否有失光、粉化、開裂、脫落及斑點等現(xiàn)象3。本試驗中使用了高耐候的平光外墻涂料，經(jīng)2000h氙燈及24個月自然曝曬，涂膜表面均無失光、粉化、開裂、脫落及斑點

7、等現(xiàn)象，不影響顏色評判。    3戶外曝曬與氙燈試驗室加速測試之間的比較    根據(jù)所得評估結(jié)果的數(shù)據(jù)，分別計算了自然戶外曝曬與氙燈試驗室加速測試方法之間的相關(guān)系數(shù)rs4(spearman)。該相關(guān)系數(shù)指的是利用兩種不同的測試方法對一組樣品進行測試，所得試驗結(jié)果之間的相關(guān)性。    相關(guān)系數(shù)rs的計算公式為其中，n是樣品的個數(shù)，di是兩列排序中每一組排位數(shù)之間的差值。rs越接近于1，相關(guān)性越好。通過以上方法求出自然戶外曝曬與氙燈試驗室加速老化測試結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù)，并對試驗數(shù)

8、據(jù)進行評估，解決大家通常比較關(guān)心的問題對于不同顏料類型，如果試驗室加速測試與戶外曝曬結(jié)果的相關(guān)性足夠好，那么在氙燈試驗箱中測試多少小時相當于在戶外曝曬多少個月的結(jié)果。6種樣品在戶外曝曬的顏色變化(DE)的值如圖4所示。氙燈試驗室加速測試的顏色變化(DE)的值如圖5所示。觀察圖4、圖5的數(shù)據(jù)，可以看出，不管是戶外曝曬還是氙燈加速測試，每種樣品的顏色均發(fā)生變化，而且隨著試驗時間的增長，DE的值都在增加。在計算氙燈測試2000h相當于戶外曝曬多少個月之前，我們需要知道它們之間的相關(guān)性如何。只有在相關(guān)性好的情況下，計算氙燈測試2000h相當于戶外曝曬多少個月才有意義。   

9、; 由2/n(n2-1)計算，得出Allunga自然戶外曝曬與氙燈試驗室加速測試之間的相關(guān)系數(shù)。以500h氙燈與6個月自然曝曬之間的相關(guān)性為例，相關(guān)系數(shù)rs的計算方法如表3。表2氙燈實驗室加速測試程序參數(shù)    表3500h氙燈與6個月自然曝曬顏色變化DE排序表表3500h氙燈與6個月自然曝曬顏色變化DE排序表    依據(jù)公式rs=1-6×(1-1)2+(6-6)2+(4-5)2+(3-2)2+(5-4)2+(2-3)2/6×(62-1)    

10、則rs=0.89    所有相關(guān)系數(shù)的數(shù)值如表4所示。    從表4可以看出，Allunga戶外曝曬6個月、9個月、12個月、18個月、24個月的結(jié)果與氙燈試驗箱500h、1000h、1500h、2000h各時間段的相關(guān)性都比較好。    根據(jù)圖4、圖5的顏色變化數(shù)據(jù)可知，在氙弧燈試驗箱中測試2000h，其樣品的顏色變化沒有戶外曝曬24個月的顏色變化大。我們以在氙弧燈試驗箱中測試1000h、1500h、2000h樣品發(fā)生的顏色變化為基準，計算每種樣品在氙弧燈試驗箱中測試1000h、1500h、2000h分別相當于戶外曝曬多少個月，然后取其算術(shù)平均值。通過計算，其對應關(guān)系如表5所示。圖4自然爆曬后樣品的顏色變化圖5氙燈試驗室加速測試的顏色變化    表4Allunga自然戶外曝曬與氙燈實驗室加速測試之間的相關(guān)系數(shù)表4Allunga自然戶外曝曬與氙燈實驗室加速測試之間的相關(guān)系數(shù) 表5Allunga自然戶外曝曬    4結(jié)論    戶外測試是試驗室加速老化測試的基礎。通過本文研究，我們認為兩者試驗數(shù)據(jù)間有一定的關(guān)聯(lián)性。我們也進