引 言

    涂料不僅要有裝飾性和功能性， 而且還要具備一定的理化綜合性能。涂料的絕大部分理化性能檢測(cè)都是在涂層上完成的。涂層理化性能檢測(cè)數(shù)據(jù)， 可用于預(yù)測(cè)涂料的性能優(yōu)劣， 同時(shí)也可有效地指導(dǎo)涂料配方的調(diào)整， 使之更加適合施工工藝對(duì)涂料的性能要求。涂層的理化性能檢測(cè)是涂料產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

    1 、鹽霧試驗(yàn)

    鹽霧試驗(yàn)是將試驗(yàn)樣板（件）放置于鹽霧箱中，在一定溫度、濕度條件下， 保持電解質(zhì)溶液成霧狀， 進(jìn)行循環(huán)腐蝕的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。

    1. 1 鹽霧試驗(yàn)注意事項(xiàng)

    （ 1）供試驗(yàn)用樣板底材， 必須徹底清除銹跡和潤(rùn)滑油脂。無論是經(jīng)噴砂、打磨還是磷化過的底材， 謹(jǐn)防暴露于潮濕空氣中， 以防底材表面形成水膜造成再度生銹或因此而降低涂層與底材間的附著力。特別強(qiáng)調(diào)的是嚴(yán)禁用手指觸摸底材有效部位， 因?yàn)槭种干系挠椭⒑節(jié)n會(huì)沾污板面， 造成涂層局部起泡和生銹。

    （ 2）鹽霧試驗(yàn)的關(guān)鍵是配制電解質(zhì)溶液的濃度，多種組分的溶質(zhì)要按比例嚴(yán)格稱量， 以確保pH 值的準(zhǔn)確性。不然會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果。

    （ 3）制備涂層后的樣板（件）， 需用涂料封邊和覆蓋底材裸露部位， 否則， 造成銹痕流掛、污染板面， 給評(píng)定等級(jí)工作帶來困難。

    （ 4）定期查板（件）時(shí)， 應(yīng)保持板面呈濕潤(rùn)狀態(tài)，盡量縮短板面暴露于空氣中的時(shí)間。

    （ 5）完成試驗(yàn)后， 應(yīng)立即對(duì)板面做出客觀評(píng)價(jià)，包括： 起泡、變色、生銹、脫落。也可按客戶要求增加附著力、劃痕單邊銹蝕距離的檢測(cè)評(píng)定。

    （ 6）板面如需要?jiǎng)澓郏?則應(yīng)一次性劃透涂膜， 并露出底材。不應(yīng)重復(fù)施刀， 以免造成劃痕處涂層翻邊和加寬單邊銹蝕距離。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 板面劃痕通常為交叉狀（X ）, 而圓柱工件則可劃成平行線（Ⅱ ）。但劃痕距板（件） 緣應(yīng)大于20mm, 并依據(jù)GB /T 9286）1998標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法， 使用單刃切割器。

    值得注意的是劃痕處單邊銹蝕距離的測(cè)定方法。根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗(yàn)， 在試驗(yàn)過程中， 周期性查板（件）應(yīng)保持原始銹蝕狀態(tài)記錄單項(xiàng)等級(jí)評(píng)定結(jié)果。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行綜合等級(jí)評(píng)定時(shí)， 首先選擇劃痕單邊銹蝕最嚴(yán)重部位進(jìn)行測(cè)量， 然后用一工具小心剝離銹斑， 盡量保持不要破壞涂層， 用水沖凈后再測(cè)量銹蝕距離。

    測(cè)量結(jié)果可能有3種情況： ①因涂層沿劃痕邊緣起泡， 底材銹蝕， 且涂層不完整，單邊銹蝕距離大于規(guī)定要求。此種情況為涂層附著力不理想， 造成起泡、銹蝕； ②測(cè)量時(shí)看似銹斑較大， 清銹后涂層完整，附著力較好， 底材無銹蝕蔓延， 應(yīng)以清銹后測(cè)定的單邊銹蝕距離為準(zhǔn)。銹斑較大， 可能是因劃痕較寬造成銹跡局部堆積所致； ③清銹后， 涂層與底材剝離， 底材已有大面積銹蝕。此種情況往往發(fā)生在多道涂層厚膜中， 說明涂料潤(rùn)濕性、附著力差。

    （ 7）必須注意鹽霧箱中板（件）應(yīng)定期調(diào)整擺放位置， 定期測(cè)定鹽霧沉降量以確保鹽霧均勻分布于箱體中的各個(gè)部位。

    2、 耐候性能試驗(yàn)

    通常陽光中的紫外線同時(shí)伴隨著溫度、濕度、空氣中的氧和酸性物質(zhì)的協(xié)同作用， 導(dǎo)致產(chǎn)品和涂層中的物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)破壞， 物理性能和機(jī)械性能嚴(yán)重下降。所以， 在涂料行業(yè)中， 涂層的耐候性能是一項(xiàng)很重要的技術(shù)指標(biāo)。天然曝曬方法因試驗(yàn)周期長(zhǎng)， 需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累過程， 無法適應(yīng)瞬息萬變的市場(chǎng)對(duì)涂料產(chǎn)品短期內(nèi)作出快速響應(yīng)的需要?，F(xiàn)在多采用實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)， 模擬自然界氣候條件， 創(chuàng)造短周期加速老化實(shí)驗(yàn)環(huán)境， 從中盡可能找出氣候因素與產(chǎn)品涂層遭受破壞之間的關(guān)系， 用來預(yù)測(cè)產(chǎn)品的耐候性能。

    2. 1 氙弧燈型耐候試驗(yàn)機(jī)

    氙弧燈型耐候試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)稱為氙燈試驗(yàn)箱（ XENONTEST CHAMBERS）是通過增加玻璃窗過濾器和日光過濾器來模擬陽光中290~ 800 nm波長(zhǎng)范圍的全光譜， 并實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、雨淋等不同環(huán)境條件， 考慮到光的輻射強(qiáng)度和光譜能量分布特點(diǎn)的諸多因素， 通過編制程序達(dá)到設(shè)置與控制。

    氙燈試驗(yàn)箱很好地模擬了夏季重度曝曬、高溫、高濕季節(jié)的有關(guān)條件， 并做到每天24 h, 一周7 d連續(xù)工作， 因而可有效地縮短老化試驗(yàn)周期，為產(chǎn)品性能預(yù)測(cè)、質(zhì)量控制提供強(qiáng)有力的保證。雖然氙燈試驗(yàn)還不能與天然曝曬達(dá)成一致的相關(guān)性， 但在各種試驗(yàn)室加速老化設(shè)備中，仍是最可取的。氙燈試驗(yàn)箱構(gòu)造與工作原理見圖1。

 氙燈試驗(yàn)箱

    2. 2 紫外加速耐候試驗(yàn)機(jī)

    紫外加速耐候試驗(yàn)機(jī)（ ULTRA - V IOLETSCREEN ING DEV ICE ）有紫外/凝露單功能型（見圖2）和紫外/凝露# 噴淋雙功能型。這兩種紫外耐候試驗(yàn)機(jī)與氙燈試驗(yàn)箱設(shè)備的最大區(qū)別是使用能量分布較窄的熒光紫外燈UVA - 340、UVB - 313或FS-40燈管作光源。

紫外/凝露加速耐候試驗(yàn)機(jī)

    UVA - 340可較好地模擬臨界短波波長(zhǎng)范圍的陽光光譜， 波長(zhǎng)范圍295~ 360 nm, 只產(chǎn)生在陽光中能找到的紫外光譜， 極大值是UV 340 nm。UVB - 313 和FS - 40 則用于最大程度加速試驗(yàn)， 它所形成的短波長(zhǎng)UV 313 nm比陽光中的UV 光波更為強(qiáng)烈。盡管有時(shí)會(huì)給出不符合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 但能滿足特別耐用材料質(zhì)量控制要求和提供最苛刻的實(shí)驗(yàn)條件。

    紫外加速耐候試驗(yàn)機(jī)， 可有效地進(jìn)行溫度、濕度、UV 光輻照度控制， 并可進(jìn)行UV 光照和黑暗水汽凝露交替試驗(yàn)。黑暗狀態(tài)水汽凝聚于涂層表面， 形成露滴，用以模擬自然界晚上高溫、潮濕的氣候條件。由于該機(jī)價(jià)格便宜， 操作、維護(hù)簡(jiǎn)單， 是目前全球范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的實(shí)驗(yàn)室加速老化實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

    2. 3 影響因素

    （ 1） 氙燈試驗(yàn)箱做耐候性試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB /T1865） 1997等效ISO11341） 1994試驗(yàn)方法； 紫外加速耐候性試驗(yàn)采用的是國際通用標(biāo)準(zhǔn)ASTMG53試驗(yàn)方法。

    （ 2）氙燈使用壽命1 600 ~ 2 000 h, 使用壽命長(zhǎng)短與輻照度水平有關(guān)。而熒光紫外燈管UVA340、UVB313、FS- 40的使用壽命一般為1600 h。由于輻照度和波長(zhǎng)能量決定了燈管的使用壽命，為了得到有價(jià)值的檢測(cè)數(shù)據(jù)或者達(dá)到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)具有可比性， 當(dāng)燈管已達(dá)到有效使用壽命時(shí)， 最好予以更換， 因?yàn)闊艄艿淖贤饩€能量已達(dá)不到有效壽命的水平。更換燈管時(shí)一定要戴手套， 以防手指上的油脂、汗?jié)n粘污燈管。

    （ 3）涂層的耐候性試驗(yàn)涉及到多項(xiàng)等級(jí)評(píng)定， 如失光率、變色、粉化、裂紋（開裂）、起泡、長(zhǎng)霉、斑點(diǎn)、沾污、生銹、脫落等。

    值得注意的是粉化項(xiàng)目檢測(cè)評(píng)定。為了避免在板面同一位置反復(fù)擦拭， 導(dǎo)致錯(cuò)誤評(píng)判， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 在做老化試驗(yàn)之前， 先按有效板面大小裁剪一張透明紙， 在透明紙上按查板周期次數(shù)等分出長(zhǎng)方格來。查板時(shí)只須覆蓋透明紙， 依次檢查對(duì)應(yīng)方格的板面即可。每次在方格內(nèi)做記號(hào)， 這樣即不會(huì)在板面同一位置擦拭， 又不會(huì)污染板面， 可反映出隨著老化時(shí)間的推移， 涂層粉化程度的真實(shí)性。

    3、 霧影

    霧影是指涂層中顏料分散得不均勻， 形成微小紋理結(jié)構(gòu)， 產(chǎn)生低強(qiáng)度散射光， 形成霧狀或乳狀的視覺外觀。霧影是高光澤漆表面的特有現(xiàn)象。霧影值是以對(duì)數(shù)形式表示的， 讀數(shù)越低則表面質(zhì)量越好。產(chǎn)生霧影的光學(xué)原理見圖3。

    產(chǎn)生霧影光學(xué)原理示意圖采用20º角光路， 在光澤儀探頭旁邊附加兩個(gè)探頭用來測(cè)量代表霧影的漫射光的強(qiáng)度。這樣， 鏡面反射光和漫射光被同時(shí)測(cè)量。霧影的產(chǎn)生與顏料的種類和分散程度、顆粒的大小和形狀、樹脂和添加劑種類、涂裝工藝、氣候風(fēng)化和拋光痕跡等因素有關(guān)。總之， 只要控制好涂層表面在入射光形成鏡面反射的同時(shí)， 盡量少產(chǎn)生光的散射和漫射， 形成的霧影就小。測(cè)定霧影采用ASTME430, ISOD IS13803標(biāo)準(zhǔn)。

    4 、鮮映性

    鮮映性是指涂層表面反映影象的清晰程度， 以DO I值表示。它能表征與涂層裝飾性相關(guān)的一些性能（如： 光澤、平滑度、豐滿度等） , 是涂層細(xì)微紋理造成的光散射和漫反射的綜合結(jié)果， 且以散射光為主。國產(chǎn)鮮映性測(cè)定儀是在鮮映性數(shù)碼板上標(biāo)注一系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼表示等級(jí)的， 分為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0共13 個(gè)等級(jí)， 稱為DO I值。每個(gè)DO I值旁印有幾個(gè)數(shù)字， 隨著DO I值升高， 旁邊印的數(shù)字越來越小， 肉眼越不容易辨認(rèn)。觀察被測(cè)表面并讀取清晰可辨的DO I旁的數(shù)字時(shí)， 即為相應(yīng)的鮮映性。

    5、 附著力

    鑒于附著力現(xiàn)象的復(fù)雜性， 要想設(shè)計(jì)出合適的附著力測(cè)試方法是較為困難的。測(cè)試附著力的方法有很多， 經(jīng)過多年應(yīng)用，目前常用的有下述幾種方法用來評(píng)價(jià)涂層在底材上抗剝離的能力。

    5. 1 十字劃格法

    采用單面多刃切割器在涂層上劃出十字方格圖形， 切口要裸露出底材， 用毛刷對(duì)角線方向清理后，再用壓敏膠帶貼緊方格切口處， 并接近60b的角度撕開膠帶。根據(jù)涂膜脫落面積所占比例進(jìn)行等級(jí)評(píng)定。十字劃格法操作簡(jiǎn)便， 應(yīng)用得最為廣泛。它適用于快速區(qū)分涂層附著力是好還是差， 但對(duì)于高強(qiáng)度附著力等級(jí)的劃分就不適用了。

    5. 2 刮桿劃痕法

    將試板置于劃針或劃環(huán)下， 使樣板向固定臂方向直線移動(dòng)， 通過不斷增加質(zhì)量直至劃破涂層露出底材來測(cè)量附著力。這種方法， 也只能對(duì)一系列存在著明顯附著力差異的涂層作相對(duì)分級(jí)。

    5. 3 圓滾劃圈法

    將試板固定在板夾上， 按規(guī)定加砝碼至砝碼盤上， 放下劃針， 使針尖端接觸涂膜，試板固定夾向轉(zhuǎn)針方向推進(jìn)， 劃出圓滾劃痕。

    5. 4 拉開法

    試樣為兩個(gè)金屬試柱的對(duì)接件， 在一個(gè)試柱的表面按其相應(yīng)涂料產(chǎn)品的技術(shù)條件進(jìn)行涂裝。用膠粘劑與另一個(gè)試柱結(jié)膠， 形成對(duì)接組件。在拉力機(jī)上施加垂直、均勻的拉力， 涂層脫離底材時(shí)所需要的力， 以kg /cm2表示。該法存在相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)誤差， 因此必須試驗(yàn)多次， 盡管這樣， 拉開法應(yīng)用于研究目的， 仍然是最有用的方法。

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責(zé)任編輯：王元

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