隨著時代科技的發(fā)展，生活水平的日益提高，人們賴以生存的環(huán)境也在時刻發(fā)生著變化。全球性變暖，地球整體溫度在逐年升高，臭氧層的破壞，造成太陽照射增加，紫外線輻射日益增強。而伴隨著的是人們對物質(zhì)條件的要求在不斷提高，噴涂鋁材的抗老化性也越來越受到人們的關(guān)注。當(dāng)室外涂料暴露在自然環(huán)境下，受到光照，溫度，濕度等因素的影響時，涂層會出現(xiàn)失光，色遷移，剝落，開裂等老化現(xiàn)象，直接影響了材料的美觀和使用價值。因此，對于鋁材表面涂層抗老化性能的評價也成為了一項重要的檢測項目。

 

    在很早之前，國內(nèi)外就已經(jīng)對鋁材涂料的抗老化性能作了研究。通過戶外自然老化試驗和人工加速老化試驗的方法，來評定涂料的抗老化性能。當(dāng)然，戶外自然老化試驗是最可靠的老化試驗方法，涂料可以直接與自然環(huán)境相接觸，易于操作，便宜，真實。國際上通常把美國的佛羅里達(dá)作為戶外老化試驗的基準(zhǔn)地點，而國內(nèi)也在廣東，海南等地建立了試驗基地。但戶外測試的時間相對較長，大多需要幾個月，幾年，幾十年，甚至更長的時間，而在不同的年份，同一地區(qū)也存在很大的氣候差異性，使試驗缺少了可比性。因此，為了體現(xiàn)試驗的可比性，還原結(jié)果的再現(xiàn)性，人們在試驗室進(jìn)行了人工加速老化試驗，縮短了試驗周期，控制了試驗的可變性條件。

 

   1.涂料老化機(jī)理

 

    粉末涂料是一種由樹脂，顏料，添加劑等組成的粉末狀物質(zhì)，在烘烤條件下與固化劑起化學(xué)反應(yīng)成體型結(jié)構(gòu)，是一種高分子材料［2］。材料的老化實質(zhì)是涂料的一種緩慢降解過程，涂料本身內(nèi)部發(fā)生了解聚反應(yīng)。而在光輻射，溫度，水的協(xié)同作用下，大大加快了解聚反應(yīng)的進(jìn)程。物質(zhì)在吸收了光輻射后，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，分子或原子處于一種高能狀態(tài)，內(nèi)部出現(xiàn)紊亂，致使分子或原子間鍵斷裂或偏移；水通常作為一種載體，可以攜帶大量的溶解氧進(jìn)入材料內(nèi)部，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)［3］，破壞材料內(nèi)部的相互應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞效應(yīng)；而溫度的適度升高，卻可以大大提高溶解氧的擴(kuò)散速率，加快光化學(xué)反應(yīng)速率。

 

    2.氙弧燈與熒光紫外燈的區(qū)別

 

    世界氣象組織（WMO）1981年公布的太陽數(shù)值中，大約7%的太陽輻射能量在紫外光譜區(qū)（波長＜0.4μm），43%的太陽輻射在紅外光譜區(qū)（波長＞0.76μm），50%的太陽輻射能量在可見光譜區(qū)（波長0.4μm－0.76μm）。

 

 

    紫外光在太陽光中所占的比例并不高，但它的輻射能力卻很強，紫外光具有的能量為314-419KJ/mol，而一般的化學(xué)鍵解離能為167-418KJ/mol，只有較少的一些化學(xué)鍵能高于紫外光的光能，因此，紫外光足以使很多有機(jī)分子的單鍵發(fā)生斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致材料圖層老化降解。科學(xué)家們把紫外光分為三個波段：A波段（UV-A波長315-400納米），B波段（UV-B280-315納米）,C波段（UV-C波長200-280納米）。為了模擬太陽光中的紫外光，人們發(fā)明了五種類型的熒光紫外燈，分別為UV-A,UV-B,UV-C,UV-D和UV-E，各種類型的熒光燈最大峰值處輻射的波長不同，現(xiàn)在實驗室一般使用的是UVA-340和UVB-313型號燈管。UVA-340燈管在臨界短波的365納米到太陽光的截止點295納米范圍內(nèi)，能很好的模擬太陽光360納米處的光譜，對于不同類型的聚合體測試試驗有很好的效果；UVB-313燈管能發(fā)出低于太陽光截止點295納米的短波紫外線，對聚合物，涂層的破壞力極大，它降解材料的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UVA，大大的縮短了試驗周期。

 

   3.人工加速老化試驗的原理及試驗

 

    試樣暴露在可控的環(huán)境條件下，該條件包括光照，溫度，濕度等因素，經(jīng)過規(guī)定的試驗周期后，對試樣進(jìn)行相關(guān)性能的檢測，分析試驗的性能變化。

 

    3.2試驗方法

 

    GB5237.4.2008中明確規(guī)定了氙燈老化試驗時間為1000h［6］，到試驗終點時，對試樣進(jìn)行性能測試。實驗條件為循環(huán)周期：光照102min，之后光照+18min噴淋，實驗室溫度38℃±3℃，黑板溫度65℃±3℃，濕度控制為50%，期間每隔250h對試樣進(jìn)行一次性能測試。

 

    3.2.2熒光紫外燈老化試驗

 

    因為UVB-313［7］燈管對涂層破壞力極強，所以試驗周期控制為300h到試驗終點時，對試樣進(jìn)行性能測試。試驗條件為循環(huán)周期：光照4h+冷凝4h，期間每隔100h對試樣進(jìn)行一次性能測試。

 

   3.2.3試驗結(jié)果及分析

 

    由圖一，Q-Sun 1000h色差圖可得，經(jīng)250h試驗后，樣品的色差變化基本在0—0.3之間；500h后，變化在0.1—0.4之間；750h后，在0.2—0.4之間；1000h后，在0.2—0.5之間，試驗單個樣品的色差變化波動不大，但隨著試驗周期的增長，色差變大。由圖二，UVB 300h色差圖可得，經(jīng)100h試驗后，樣品的色差變化基本在0.2—0.7之間；200h后，在0.3—0.8之間；300h后，在0.4—0.9之間，同Q-Sun試驗一樣，UVB試驗個樣品的色差變化波動不大，也隨試驗周期的增長，色差變大。但從試驗所得數(shù)據(jù)可以看出，熒光紫外燈老化試驗對涂層的老化周期大大小于氙弧老化試驗，紫外線對涂層有很強的破壞能力。

 

鋁材表面涂層人工加速老化試驗結(jié)果對比分析圖表

油漆涂層老化黃變主要由三方面因素引起，一是構(gòu)成油漆涂層的成膜物質(zhì)，二是基材的影響，三是外界環(huán)境的影響因素?；境煞职ǎ翰牧媳旧淼慕Y(jié)構(gòu)狀態(tài)、體系內(nèi)各組分的性質(zhì)、比例等。塑料材料本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及組成配方，極大程度決定了其老化黃變性能的優(yōu)劣?；闹谢煊幸恍┗亓匣蛘呤褂玫暮谏咐锩嬗须s質(zhì)，特別是含有有機(jī)色粉類的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)極易被油漆中的有機(jī)溶劑熔接逸出而使得涂層黃變。外界的環(huán)境因素，有物理因素、化學(xué)因素和生物因素等，主要是太陽光、氧、臭氧、熱、水分、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射、工業(yè)氣體（SO2；NH3；HCL等）、海水、鹽霧、霉菌、細(xì)菌、昆蟲等，其中太陽光、氧、熱等是引起油漆涂層老化黃變的重要因素。在實際使用環(huán)境中的油漆涂層老化黃變主要的方式為聚合物鏈的熱降解、氧化降解、光氧化降解。

    4.結(jié)語

本文從涂層化學(xué)老化機(jī)理，光源的區(qū)別，人工加速老化試驗原理，闡述了進(jìn)行人工加速老化試驗的重要性，及發(fā)展抗老化材料的必要性。

 

    隨著時代的進(jìn)步，鋁合金材料在航空，航運，電子等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，人們對鋁合金表面涂層的抗老化性能的要求越來越高，而對于涂層的抗老化性能的檢測也越來越受到更多人的關(guān)注。氙燈老化試驗與熒光紫外燈老化試驗，到底哪一個更具代表性，這沒有一個很好的定論。氙弧燈模擬的是太陽的全光譜，而熒光紫外燈模擬的是太陽光的破壞效果。對于全年紫外線照射強烈的地區(qū)來說，筆者認(rèn)為熒光紫外燈老化試驗的方法必不可少。通過對涂層老化過程的研究及跟蹤，采取適當(dāng)?shù)姆览匣胧?，提高涂層的抗老化性能，延緩老化的速率，延長材料的使用壽命，滿足客戶的要求，是企業(yè)始終追逐的目標(biāo)之一。