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技术文章

探讨紫外光加速老化试验对彩涂板涂层厚度的影响


点击次数:73 发布时间:2021-04-22

涂料类型为PE、SMP、HDP和PVDF的彩涂板,进行耐紫外光加速老化试验,考察光老化时间对彩涂板涂层厚度的影响,分析影响程度,探讨影响原因。从试验结果可知,彩涂板涂层厚度损失量随着紫外光老化时间增加而增加; 不同涂料类型的彩涂板,影响程度不同,按照彩涂板的涂层厚度损失量,排序为PE和SMP>HDP>PVDF; 紫外光老化试验中,彩涂板涂层厚度损失量也受其颜色影响。
 

彩涂板涂层厚度是彩涂板成品检测中一个非常重要的指标,它直接影响彩涂板的使用性能,如加工性能、耐老化性、耐腐蚀性等。对于这一问题的研究,国内外有较多的提及,但是,涂层的老化进程对彩涂板涂层厚度的影响研究却鲜有提及。而建筑彩涂板在实际使用过程中,在日晒雨淋的环境下,其涂层厚度随时间是否发生改变,会发生怎样的改变,改变程度有多大,对这个问题的探讨具有一定的现实意义。
 
涂层老化的主要原因通常是指太阳辐射、环境温度和环境湿度,次要原因是指空气污染、酸雨、生物现象、风沙等。涂层老化的类型和表现形式多种多样,主要是聚合物链的降解,包括光降解、氧化降解、热降解,在常温环境使用的彩涂板,主要的老化方式应为光氧化降解。
 

太阳光通常可分为3个主要波长范围: 紫外线(波长200~400nm)、可见光(波长400~ 720nm)和红外线(720~2500nm) 。其中,紫外线按波长的长短又可细分为短波UVC (200~290nm)、中波UVB(290~320nm)和长波UVA(320~400nm)。太阳光通过外空间和高空大气层后,290nm波长以下紫外光几乎全部被滤除,因此到达地面的紫外线实际上只有中波UVB和长波UVA。中波UVB比长波UVA对彩涂板涂层损坏要大。
 

本文采用的紫外老化加速试验方法是按照GB/T 13448—2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中的紫外老化试验方法,具体试验条件为“8h为一循环周期:4h紫外光照,黑板温度(60± 3)°C,4h冷凝,黑板温度(50±3)C°”,波长为310nm,光照强度为0.63W/(m2·nm) 。该试验条件包含了影响建筑彩涂板涂层老化的三个比较主要的因素,即光照、湿度和温度。试样采用了普通聚酯(PE)、硅改性聚酯(SMP)、高耐候聚酯(HDP)和聚偏氟乙烯(PVDF)四个不同类型的彩涂板各3块,共12块;每个类型的3块彩涂板的颜色均不同,四种类型的彩涂板中,1、5、7、11号样为蓝色彩涂板,2、4、9、10号样为白色试样,3、6、8、12 号样为灰色彩涂板。按照标准进行加速老化试验。试验前,采用涡流仪测试彩涂板的涂层厚度; 当加速老化时间分别为200、400、600、1000、1500、2000和3000h时,采用相同的涡流仪,且在相同的校正条件下,再分别测试彩涂板涂层厚度。彩涂板涂层厚度测试时,同一试样测试12次,取平均值作为测试结果。
 
12块试样在不同试验时间下的涂层厚度损失量见柱形图。其中,某UVB试验时间下涂层厚度的损失量=测试前涂层厚度-该UVB试验时间后涂层厚度。
 


不同时间下的涂层厚度损失量柱形图

从试验结果可知,彩涂板涂层厚度损失量随着紫外光老化时间增加而增加。但是,不同涂料类型的彩涂板,影响程度不同,PE和SMP彩涂板的涂层厚度损失量较大,HDP彩涂板涂层厚度损失量较小,PVDF彩涂板涂层厚度损失量小。PE、SMP、HDP和PVDF 的蓝色和白色彩涂板,涂层厚度损失量与紫外光加速老化时间成线性正相关,相关系数r>0.91,线性相关性比较强,且白色彩涂板回归方程的斜率比蓝色彩涂板数值小。彩涂板在使用过程中,其涂层厚度随时间逐渐减薄,防护性能逐渐变差。建议彩涂板用户根据用途、使用环境,选择合适颜色及涂料类型的彩涂板。

 
 
 
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