大氣環(huán)境因素對(duì)于高分子材料老化的影響，最主要的是太陽(yáng)光、氧、臭氧、熱和水分等的影響。因此，涂層材料耐老化性能的研究應(yīng)集中考慮這幾個(gè)作用因素，研究對(duì)象也以曝露期間太陽(yáng)光的紫外輻射能量為主，并能概括溫度、濕度、雨量等因素的變化，其中主要因素對(duì)涂層材料的影響程度及不同涂層材料對(duì)主要因子的反映、從材料表面至內(nèi)部的變化成為研究的主要內(nèi)容。

　　目前，涂層耐老化性能的研究普遍采用大氣曝露老化試驗(yàn)法和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)法，國(guó)內(nèi)外的研究者圍繞這兩種方法做了大量的工作，也取得了較大的成果。

　　大氣曝露老化試驗(yàn)

　　大氣曝露老化試驗(yàn)由于比較近似于材料的實(shí)際使用環(huán)境，特別是對(duì)于涂層的耐候性能能夠獲得比較可靠的結(jié)果，因而一直受到人們的重視和采用。美國(guó)在上世紀(jì)初就建立了大規(guī)模的曝露網(wǎng)，開(kāi)展試驗(yàn)，并早在三十年代，就在處于亞熱帶氣候地區(qū)的佛羅里達(dá)州，建立了當(dāng)時(shí)世界上最大的曝露試驗(yàn)場(chǎng)--南佛羅里達(dá)州曝露試驗(yàn)服務(wù)場(chǎng)，對(duì)各種高分子材料進(jìn)行了大量的大氣老化試驗(yàn)并在此基礎(chǔ)上建立起各種材料的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。日本，隨著它的石油化工和高分子材料工業(yè)的發(fā)展，對(duì)大氣老化試驗(yàn)研究也很重視，近年在其國(guó)內(nèi)建立了面積達(dá)十萬(wàn)多平方米的曝露實(shí)驗(yàn)場(chǎng)--銚子曝露場(chǎng)，進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)研究，此外，為求取地區(qū)差異性，也分別在北海道、沖繩、那霸地區(qū)實(shí)驗(yàn)。蘇聯(lián)在其國(guó)內(nèi)建立了四十多個(gè)曝露場(chǎng)，并在非洲一些國(guó)家建立了十多個(gè)試驗(yàn)基地，廣泛地開(kāi)展大氣曝露老化試驗(yàn)和研究。我國(guó)在第一個(gè)五年計(jì)劃期間就開(kāi)展了大氣曝露老化試驗(yàn)的工作，而在六十年代得到了發(fā)展。新近的調(diào)查情況表明，全國(guó)約有幾十個(gè)單位開(kāi)展過(guò)大氣曝露老化試驗(yàn)工作。圍繞有機(jī)涂層大氣曝露試驗(yàn)，研究者做了許多工作，然而關(guān)于有機(jī)涂層在高原環(huán)境下的老化行為，國(guó)內(nèi)外都少見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

　　目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已制定了材料的腐蝕性評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) ,我國(guó)也開(kāi)展了材料在大氣自然環(huán)境（特別是一些典型嚴(yán)酷環(huán)境）條件下的腐蝕行為的研究，特別是其早期腐蝕特征，由此可預(yù)測(cè)材料的耐蝕性及其耐蝕壽命，這對(duì)于新材料開(kāi)發(fā)和工程合理用材提供了依據(jù)，直接服務(wù)于社會(huì)及產(chǎn)品制造商，對(duì)工程建設(shè)應(yīng)用以及腐蝕學(xué)科的發(fā)展，都具有積極的意義。國(guó)際上的材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)，正朝著材料不斷更新、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)化、試件典型化、全球化，為提高材料性能、開(kāi)發(fā)研究新材料、制定全球環(huán)境腐蝕性分類標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。

　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)

　　大氣曝露老化試驗(yàn)雖然能較真實(shí)的反映涂層材料在使用環(huán)境中的服役性能，但所需試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，難以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。因此，人們都期望用加速的方法在實(shí)驗(yàn)室用較短的時(shí)間獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)材料和產(chǎn)品的壽命。

　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)由于在較短的時(shí)間內(nèi)能給出涂層的耐老化性能結(jié)果，大大縮短了試驗(yàn)周期，因此，得到了研究者的喜愛(ài)。但關(guān)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)的可靠性仍存在許多爭(zhēng)議，主要表現(xiàn)為：人工光源發(fā)射光譜和太陽(yáng)光譜存在著一定的差異；對(duì)于涂層老化中普遍存在的起泡、粉化現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)?zāi)M性較差。

　　長(zhǎng)期的研究表明：如果人工氣候試驗(yàn)條件選擇比較恰當(dāng)，選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)能基本反映該材料品種老化破壞的規(guī)律性，就有可能找到兩者相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，從而求出比較符合實(shí)際的變換系數(shù)。

　　迄今為止，國(guó)外對(duì)于有機(jī)涂層老化性能的研究已有半個(gè)世紀(jì)的歷史。美國(guó)ATLAS公司在費(fèi)力克斯、邁阿密的大氣曝露場(chǎng)進(jìn)行著有機(jī)涂層的室內(nèi)外加速老化試驗(yàn)，并研究其對(duì)比關(guān)系；日本用WE-SH-2C紫外碳弧燈型老化試驗(yàn)箱對(duì)85種漆層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到200h人工加速老化相當(dāng)于東京自然老化一年，并通過(guò)高能紫外光氙燈加速對(duì)氟涂料進(jìn)行耐侯性實(shí)驗(yàn)，推算出25年后的失光率；野田和明等用紅外光譜（IR）法測(cè)量丙烯酸聚氨酯涂層實(shí)驗(yàn)室紫外光加速老化和實(shí)際橋梁上涂裝經(jīng)20年后表面元素吸收光譜的差異性，分析了橋梁涂裝維護(hù)的周期年限。

　　國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始了對(duì)高分子材料的自然環(huán)境的老化腐蝕研究，如廣州高分子材料老化研究所在廣州、海南島等地區(qū)，對(duì)塑料、橡膠及部分有機(jī)涂料進(jìn)行了老化研究。武漢材料保護(hù)研究所在80年代后期，研制開(kāi)發(fā)多因素老化加速實(shí)驗(yàn)儀，并對(duì)室內(nèi)條件下加速老化與海南島地區(qū)的老化試驗(yàn)對(duì)應(yīng)分析，用XPS方法分析丙烯酸、醇酸樹(shù)脂涂料表面官能團(tuán)的變化，找出對(duì)應(yīng)的相關(guān)性。

　　研究者圍繞有機(jī)涂層老化性能的研究做了大量工作，但這些研究主要針對(duì)某一特定材料，關(guān)于地區(qū)環(huán)境老化強(qiáng)度的定量研究介入較少。因此，選擇高分子基團(tuán)結(jié)構(gòu)較為明確，且老化后某些基團(tuán)變化能定量測(cè)量的材料作為一種標(biāo)準(zhǔn)模板，通過(guò)其老化后微觀結(jié)構(gòu)的變化定量研究不同地區(qū)的環(huán)境老化強(qiáng)度及戶外老化同實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)的相關(guān)性，是較為有效的研究途徑。研究表明：曝露模板能較好的解釋不同的光氧化速率及不同地區(qū)的大氣曝露老化現(xiàn)象，然而用曝露模板標(biāo)定典型地區(qū)環(huán)境老化強(qiáng)度及戶外老化同實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速老化試驗(yàn)相關(guān)性的研究，在我國(guó)還不曾進(jìn)行，尤其在氣候較為嚴(yán)酷的西部地區(qū)。
 

責(zé)任編輯：賈靜煥

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