大氣環(huán)境因素對于高分子材料老化的影響，最主要的是太陽光、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集中考慮這幾個作用因素，研究對象也以曝露期間太陽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，其中主要因素對涂層材料的影響程度及不同涂層材料對主要因子的反映、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法和實驗室內(nèi)加速老化試驗法，國內(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

　　大氣曝露老化試驗由于比較近似于材料的實際使用環(huán)境，特別是對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。美國在上世紀初就建立了大規(guī)模的曝露網(wǎng)，開展試驗，并早在三十年代，就在處于亞熱帶氣候地區(qū)的佛羅里達州，建立了當時世界上最大的曝露試驗場--南佛羅里達州曝露試驗服務場，對各種高分子材料進行了大量的大氣老化試驗并在此基礎上建立起各種材料的實驗方法和測試方法的國家標準。日本，隨著它的石油化工和高分子材料工業(yè)的發(fā)展，對大氣老化試驗研究也很重視，近年在其國內(nèi)建立了面積達十萬多平方米的曝露實驗場--銚子曝露場，進行大規(guī)模的試驗研究，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)實驗。蘇聯(lián)在其國內(nèi)建立了四十多個曝露場，并在非洲一些國家建立了十多個試驗基地，廣泛地開展大氣曝露老化試驗和研究。我國在第一個五年計劃期間就開展了大氣曝露老化試驗的工作，而在六十年代得到了發(fā)展。新近的調(diào)查情況表明，全國約有幾十個單位開展過大氣曝露老化試驗工作。圍繞有機涂層大氣曝露試驗，研究者做了許多工作，然而關于有機涂層在高原環(huán)境下的老化行為，國內(nèi)外都少見文獻報道。

　　目前，發(fā)達國家已制定了材料的腐蝕性評級標準 ,我國也開展了材料在大氣自然環(huán)境（特別是一些典型嚴酷環(huán)境）條件下的腐蝕行為的研究，特別是其早期腐蝕特征，由此可預測材料的耐蝕性及其耐蝕壽命，這對于新材料開發(fā)和工程合理用材提供了依據(jù)，直接服務于社會及產(chǎn)品制造商，對工程建設應用以及腐蝕學科的發(fā)展，都具有積極的意義。國際上的材料自然環(huán)境腐蝕試驗，正朝著材料不斷更新、實驗系統(tǒng)化、試件典型化、全球化，為提高材料性能、開發(fā)研究新材料、制定全球環(huán)境腐蝕性分類標準及環(huán)境污染控制標準的方向發(fā)展。

　　實驗室內(nèi)加速老化試驗

　　大氣曝露老化試驗雖然能較真實的反映涂層材料在使用環(huán)境中的服役性能，但所需試驗時間較長，難以適應技術發(fā)展的需要。因此，人們都期望用加速的方法在實驗室用較短的時間獲得的實驗數(shù)據(jù)預測材料和產(chǎn)品的壽命。

　　實驗室內(nèi)加速老化試驗由于在較短的時間內(nèi)能給出涂層的耐老化性能結(jié)果，大大縮短了試驗周期，因此，得到了研究者的喜愛。但關于實驗室內(nèi)加速老化試驗的可靠性仍存在許多爭議，主要表現(xiàn)為：人工光源發(fā)射光譜和太陽光譜存在著一定的差異；對于涂層老化中普遍存在的起泡、粉化現(xiàn)象，實驗室內(nèi)加速老化試驗模擬性較差。

　　長期的研究表明：如果人工氣候試驗條件選擇比較恰當，選取的評價指標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應的關系，從而求出比較符合實際的變換系數(shù)。

　　迄今為止，國外對于有機涂層老化性能的研究已有半個世紀的歷史。美國ATLAS公司在費力克斯、邁阿密的大氣曝露場進行著有機涂層的室內(nèi)外加速老化試驗，并研究其對比關系；日本用WE-SH-2C紫外碳弧燈型老化試驗箱對85種漆層進行實驗，得到200h人工加速老化相當于東京自然老化一年，并通過高能紫外光氙燈加速對氟涂料進行耐侯性實驗，推算出25年后的失光率；野田和明等用紅外光譜（IR）法測量丙烯酸聚氨酯涂層實驗室紫外光加速老化和實際橋梁上涂裝經(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的周期年限。

　　國內(nèi)從上世紀70年代開始了對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)，對塑料、橡膠及部分有機涂料進行了老化研究。武漢材料保護研究所在80年代后期，研制開發(fā)多因素老化加速實驗儀，并對室內(nèi)條件下加速老化與海南島地區(qū)的老化試驗對應分析，用XPS方法分析丙烯酸、醇酸樹脂涂料表面官能團的變化，找出對應的相關性。

　　研究者圍繞有機涂層老化性能的研究做了大量工作，但這些研究主要針對某一特定材料，關于地區(qū)環(huán)境老化強度的定量研究介入較少。因此，選擇高分子基團結(jié)構較為明確，且老化后某些基團變化能定量測量的材料作為一種標準模板，通過其老化后微觀結(jié)構的變化定量研究不同地區(qū)的環(huán)境老化強度及戶外老化同實驗室內(nèi)加速老化試驗的相關性，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，然而用曝露模板標定典型地區(qū)環(huán)境老化強度及戶外老化同實驗室內(nèi)加速老化試驗相關性的研究，在我國還不曾進行，尤其在氣候較為嚴酷的西部地區(qū)。
 

責任編輯：賈靜煥

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