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涂层老化的原因及缺陷:涂层老化的评估与测试

外部风化可以对美学产生戏剧性的影响, 涂料的功能和物理特性,包括垩白, 电影侵蚀, 破解, 颜色变化, 蚀刻, 水泡, 剥, 发现, 以及硬度损失, 灵活性(提高玻璃化转变温度, 或Tg)、光泽度和附着力. 多个 制定问题 在给定的外部环境中影响涂料的性能,包括:

  • 树脂类型
  • 交联剂类型
  • 颜料/颜色
  • 色素类型
  • 颜料与粘结剂比
  • 催化剂的存在
  • 添加剂的选择

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什么影响外墙涂料的耐候性?

其中一些因素将比其他因素更详细地讨论它们对风化的影响程度. 影响外部风化的主要问题包括: 光致氧化 (氧气和光的存在)和 水解 由于水分、热量和光的影响. 前者可以在适当的使用下减轻到一定程度 紫外线吸收剂 以减少聚合物基质暴露在紫外线下, 抗氧化剂 和 受阻胺光稳定剂 减少相关氧化降解的影响.

光氧化和水解都被温度的升高所加剧,因为两者都是热激活的. 空气中高湿度盐和/或酸雨环境(高硫酸盐, 硝酸盐)和臭氧加速树脂体系的水解和降解,并加速颜料因酸侵蚀而变色.

到目前为止,影响聚合物涂料膜降解的主要过程是 光致氧化. 氧化降解通过自催化过程从聚合物中提取氢进行. 相应的, 达到优良的风化效果, 避免或至少尽量减少聚合物中更容易抽氢的官能团. 以下是活性亚甲基抗氧化降解功能基团的一般顺序 (- CH2)之间的双键或邻近胺基的最差:

活性亚甲基基团抗氧化降解功能基团的顺序-在勘探者知识中心了解更多关于涂层风化测试的信息.

相应的, 一般来说,含氟聚合物和硅氧烷比聚酯或聚氨酯更耐用,其次是芳香含量高的树脂体系, 胺基是最不耐久的. 后一类包括芳香族环氧树脂.

的特点 紫外线稳定剂 包括吸收和猝灭. 紫外线吸收剂 通过吸收聚合物系统吸收的波长区域的辐射,从而起到屏蔽树脂降解的作用. 理想的紫外稳定剂应该在295到380nm的紫外区域有高吸收,以保护聚合物免于降解. 最有效的紫外线稳定剂也更持久,从而确保更长的寿命,一旦纳入油漆系统.

紫外线稳定剂将吸收的紫外线能量转化为热量,例如2 -羟基二苯甲酮:

2 -羟基二苯甲酮的化学公式-在勘探者知识中心了解更多关于测试涂层的风化情况.
2 -羟基二苯甲酮的化学分子式

抗氧化剂 可分为两组预防剂(过氧化氢分解剂和破坏链的抗氧化剂). 过氧化物分解者包括硫化物和亚硫酸盐. 断链抗氧化剂破坏的链传播步骤 自氧化. 有机材料与分子氧反应的过程称为 “自然氧化“. 自氧化 是由热量引发的, 光(主要在紫外线区), 机械应力, 催化剂残留物, 或与杂质反应生成烷基自由基. 自由基可以, 反过来, 反应并导致聚合物降解,如下图所示:

自氧化循环图像:降解-在知识中心了解更多关于如何测试涂层的风化情况.

受阻胺光稳定剂 (哈尔斯)既是打破链的抗氧化剂,也是过渡金属的络合剂. 为涂料提供优良的耐用性、倍率 水解 通常比光氧化低得多吗.

The rate of 水解 for functional groups is esters>carbonates>ureas>urethanes>ethers.

对于交联产物,三聚氰胺的水解速度比脂肪族聚氨酯快s.

由于大多数用于外部应用的系统包含颜料(包括用于汽车外部面漆的底漆/清漆系统); 颜料的选择,颜色以及颜料的体积浓度 (PVC) 所有这些都有助于油漆系统的耐久性. PVC的选择多少取决于光泽度, 颜色要求和可接受遮盖物所需的薄膜厚度(基板上的颜色均匀性).

在油漆系统中,依赖于颜料提供的光稳定性保护, 耐久性更多地依赖于PVC相对较小的变化. 颜色和风化作用之间的关系可能非常复杂. 例如, 较深的颜色会吸收更多的辐射能,因此不使用太阳反射颜料的较深颜色的热吸收系数较高, 导致暴露在外部辐射能下的涂层温度升高:

有机涂层基材在阳光下使用常规颜料积累热量的图表-在勘探者知识中心了解更多关于涂层风化测试的信息.

温度越高,降解速度越快, 然而,较深的颜色(棕色/黑色)吸收更多的紫外线/可见光能量,从而有助于保护聚合物系统免于降解. 因此,使用容易在较高温度下氧化降解的树脂体系,将提供较差的风化,特别是在深色中.

颜料的选择 在一类颜色可以有一个巨大的影响,耐久性在一类聚合物. 用于着色和隐藏的颜料可分为两大类,包括 无机和有机.

无机颜料 作为一类比有机物更耐降解和化学物质. 一些耐用的无机颜料包括耐酸铝片, 云母氧化铁, 黄色的, 棕色和红色的氧化铁.

最耐用的无机颜料是 陶瓷颜料. 陶瓷颜料 是混合金属氧化物. 由于这些颜料是完全氧化的,他们非常抗化学和氧化. 许多明亮的颜色需要 有机颜料,这些色素是必需的. 许多 有机颜料 能否提供优异的抗外部降解性,并广泛应用于汽车底漆中.

如何评估涂层的耐候性

最好的方法是 评价风化 是自然曝光的颜色吗, 环境, 光泽度和曝光角将被涂膜搁置. 由于这对于新涂层的引入是不实际的,加速风化是必要的.

南弗罗里达风化通常是最被接受的方法来确定涂层的加速自然风化. 例如:5度水平朝南用于汽车应用,45度或90度朝南或朝北用于建筑应用.

海洋环境也常用于油漆系统,以评估腐蚀保护或耐生物生长. 虽然南佛罗里达的风化提供了一个很好的指示,以预测耐久性, 腾讯五分彩官网总是希望进一步减少预测涂料在高紫外线环境下的耐久性所需的时间, 水分, 和高温.

一些其他常用的方法来确定加速老化包括ASTM D 4587 (QUV老化)和ASTM G155/ASTM D7869(氙弧). 这些加速风化装置提供了强紫外光循环的组合, 温度高、湿度大. 有许多文章详细说明了它与自然风化的关系或缺乏关系,包括声称能提供更好的自然风化关系的新仪器和新工艺.

带日光滤光器的氙气图-在勘探者知识中心了解更多关于如何评估涂层的风化情况.
涂层风化结果图表-了解更多关于如何评估涂层风化在勘探者知识中心.

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