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复色粉末涂层耐候性能测试分析

时间:2019-10-10      阅读:484

单色粉末涂料涂层的耐候性能分析起来还比较简单,多是聚酯与固化剂加助剂、颜填料按标准配方来生产,与已经检测过的树脂加颜料的低值数据相差不大。各类单色颜料在膜厚60-70μm时,遮盖住底材的大概加量数值如下:白色中钛白粉22%,黑色中碳黑0.7%,有机颜料蓝色、绿色中加酞青绿、酞青蓝大概4%,黄色、红色中的永固黄PY139/191 、吡咯红PR254加量要>5%(湖北来斯技术部经验数值)。不过这样做单色的品种很少,多是要加钛白粉来增白、增艳。

在实际应用中,复色粉末涂层占绝大多数,其涂层耐候性能的判定,就不能简单的叠加来估测。特别体现在褪色、粉化这两个指标上,没有经验数据可依,可能比其中几种颜料耐候指数的乘积%还要少很多。我们曾经遇到过,PR254和铁红在配方中少于1%,户外2个月时间,红色都褪没有了。但是单纯的浓色晒板时,在一年的时间内,红色保色率都符合要求。所以复色涂层必须做好样板经过自然老化和人工加速老化来取得某一品种的数据。生产厂家开发一个新品耗时至少得1、2年时间。上自然暴晒主要是美国的弗罗里达州自然暴晒实验中心的数据有说服力,在国内主要是海南、广州的自然暴晒场。人工加速老化试验仪器,主要是紫外老化试验箱和WOM (人工加速老化)两种。

下面就这两种方法,分析如下:

自然老化与人工加速老化的比较

紫外老化试验箱光源紫外光(313nm,340nm)灯:主要为313(UVB灯),340(UVA灯)波长附近的紫外光,没有可见光。

强度大于自然光照,一般几百小时就使材料明显变化,破坏UV短波会破坏树脂,使树脂表面失去光泽,脆裂等。

用途:一般用于检测树脂及其固化剂,以及所在的配方中的含量。

WOM光源氙灯:摸拟自然光,主要为UV的长波(340)+可见光区域,强度强于自然光,模拟自然环境,需要2000小时以上,涂层才可能有变化,破坏UV光+可见光引起表面颜色变化

用途:检测颜料/染料等着色剂。

使用紫外加速老化试验箱作为测试手段的不足

粉末涂料生产厂家进行人工加速老化试验时多选择紫外老化试验箱,主要原因有两个,一是紫外老化试验箱的实验成本低,而WOM(Weather-O-Meter)要贵很多,做大量数据不是一般企业能够承受的;二是设备厂商为了多卖设备有意无意在误导客户,让人以为用紫外老化试验箱就能够检测颜料的耐光性能。

其实,紫外老化试验箱(尤其是紫外老化试验箱-B)的辐射曲线与自然光相差甚远,得到的试验数据也不能准确反映自然曝晒的结果。UVB在波长310-320nm有一个高峰,许多结构复杂的高性能颜料(DPP尤其明显)的化学结构恰恰在这一段上禁不起辐射破坏,然而这在自然环境中是不可能出现的,因此用紫外老化试验箱来检测高性能颜料往往会得出与自然使用条件下相反的结果,这就是为什么在紫外老化试验箱测试中会出现红PR112比红PR254好,黄PY74比铁黄好的主要原因。许多研究结果已经证明紫外老化试验箱比较适合测试树脂的耐候性而不是颜料。

所以对一个复色涂层的评判,一定要综合这些数据,才能得出结论。杭州湾跨海大桥上,用的蓝色涂层,1-2年后,其东西两侧的色差就很明显。

添加紫外线吸收剂、抗氧剂

有些客户在做颜料人工加速老化试验的时候,测试涂层中不加足够量的紫外线吸收剂类助剂,或者根本就不加,这样的作法对终结果影响很大。因为,树脂在测试的时间内必须保证没有颜色变化,才能区分出颜料的性能。

首先要明确的是紫外线吸收剂类助剂的作用是对树脂进行保护而不是颜料,因此在对颜料耐候性测试时必须加入足够量的光稳定剂和吸收剂,以避免树脂受紫外光破坏而发生结构断裂,宏观现象就是开裂、粉化。一旦树脂开裂和粉化,在水的作用下会使光线来回折射增加照射量进而使试验条件更加恶化,终影响数据的准确性,而且粉化的树脂表面也增加了判断颜料好坏的难度。建议添加范围,紫外线吸收剂0.2-0.5%,抗氧剂0.5-1.0%。这类产品,湖北来斯有售。并且都经过老化检测,*。

人工加速老化和自然曝晒的区别

自然环境中对颜料耐候性能影响的要素包括:光照强度、热量、水(汽)、污染(化学品、酸雨)等。所有这些因素应该在人工加速老化中要体现出来,而且要得到准确的结果,模拟的量也要等同或接近自然曝晒环境。而且,人工加速老化是在短时间(100-5000小时)内模拟户外长时间的自然曝晒。加速老化就必须提高单位时间的照射强度以及在短时间里获得与自然老化相同的辐射能量。

衡量人工加速老化的一个重要指标就是UV辐射量。为模拟自然曝晒(如:美国佛罗里达曝晒),人工加速老化中样品所受到的UV曝晒能量应等量于一定时间内自然老化中光照能量。由于人工老化与自然暴晒有区别(环境,温度等),会造成实验结果的差异。我们所要做的,就是如何选取合适的试验方法来尽量接近自然条件,得到准确的结果。

很多客户认为用人工加速老化试验就能代替自然曝晒其实是个理解误区,一般而言,如果是初次进行人工加速老化实验,应该与自然曝晒同时进行并进行对比,主要目的是为了检验所设置的人工加速老化条件(样板配方、曝晒条件)是否正确,如果人工加速老化终的数据与自然曝晒差异过大或者出现相反的结果,则说明所设置的条件是错误的,所得到的数据不能用于证明其中的复色颜料的耐候性能。

复色颜料的耐候性与整个配方有关系,如果要求很高的耐候保证,客户需要对特定的配方涂层进行测试。

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