涂涂膜人工老化性能检测分析

 涂膜人工老化性能检测分析

 

陈旭峰  范志华

 

（ 湖北来斯化工新材料有限公司，湖北鄂州  436070）

 

摘 要 利用人工加速老化设备通过在实验室内模拟自然环境进行各种类型气候的涂膜老化试验，依据这些实验结果来分析指导粉末涂料耐候性能改善以及材料（本文论述的是颜料）的选择。

 

关键字  粉末涂料、有机颜料、耐候性、人工加速老化仪

 

0 前言

粉末涂料作为装饰性材料已经广泛用于更行业中，然而，受安装条件及气候影响，一些用于户外的装饰材料在时间的洗礼下逐渐开始老化，其表现为失光、变色、起泡、脱落，这些老化都开始影响着人们的视觉效果，为此进行大量实验检测分析，探讨粉末耐候性能的改善以及材料的选择。

 

1 漆膜耐候性检测

人工加速老化仪是涂膜耐候性能检测的常用设备，它是通过在实验室内模拟自然环境进行各种类型气候的涂膜老化试验，并给予一定的催化因素，从而克服天然暴晒试验所需时间长的不足。紫外线是涂膜老化中的一个很重要的因素，大气中的温度、湿度和氧气的含量也对涂膜的老化起着重要的影响。人工加速老化试验就是利用一定的设备人工老化仪，通过改变光源的种类、强弱，以及各种类型气候的温度、湿度、含氧量的变化等因素的控制，测试在人造气候的环境下，各种涂膜的老化程度及变化状况，从而判断相应漆膜的耐老化能力。

 

2  实验部分

2.1 主要原料与仪器

2.1.1主要原料

    聚酯树脂，工业品P9337，酸值32，杭州中法实业股份有限公司

固化剂TGIC，工业品，常州牛塘化工股份有限公司

钛白粉（金红石型），ZR-940, 工业品，江苏镇钛化工有限公司

 

沉淀硫酸钡，工业品，澧县红林化工有限公司

颜料，耐晒大红2BP(颜料红48:2)、永固桃红E（颜料红122）、吡咯红（颜料红254）、酞菁绿（颜料绿7）、酞菁蓝（颜料蓝15:3），工业品，湖北来斯化工新材料有限公司

紫外光吸收剂UVF，工业品，湖北来斯化工新材料有限公司

抗黄变剂736，工业品，湖北来斯化工新材料有限公司

2.1.2仪器设备

QUV人工加速老化仪、爱色丽SP60色差仪、双螺旋挤出机、静电喷枪、恒温烤箱

 

  2.2 试验配方

     2.2.1实验基本配方,如表1所示

表1  试验基础配方A

组份	质量份%
聚酯树脂	55
固化剂TGIC	4
沉淀钡	33
流平剂	1.2
安息香	0.4
增光剂	1.2

 

2.2.2   涂膜老化性能的改善试验，实验配方如表2

表2涂膜添加耐老化试剂性能对比试验配方

配方组份	配方1	配方2	配方3	配方4
配方A	94.8	94.8	94.8	94.8
紫外吸收剂UVF	/	0.5	/	0.5
抗黄变剂736	/	/	0.5	0.5
炭黑	0．7	0.7	0.7	0.7

 

2.2.3 颜料耐候性测试实验，实验配方如表3、4

表3 不同颜料老化性能测试

组份	质量份%
配方A	94.8
钛白粉	5
紫外光吸收剂	0.5
颜料	1

 

 

表4不同配比稀释后颜料红254耐候性能的影响

配方组份	质量份%
	配方5	配方6	配方7
配方A	94.8	94.8	94.8
钛白粉	/	10	20
紫外光吸收剂	0.5	0.5	0.5
颜料（吡咯红BO）	1	1	1

 

 

表5颜料明细表^【2】

颜料名称	索引号	结构类型
耐晒大红2BP	PR48:2	偶氮色淀类
宝红6BR	PR57:1	/
吡咯红BO	PR254	吡咯并吡咯类
永固桃红E	PR122	喹吖叮酮类
酞菁蓝BGS	PB15:3	酞菁类
酞菁绿G	PG7	酞菁类

 

 

2.3 粉末涂料漆膜的制备

    将所得的配方预混合后，经熔融挤出、粉碎、过筛，然后喷涂到铁板上，分别在烤箱中进行相同温度和时间的烘烤固化,即得到样板。

  2.4 表征方法

涂膜的制备根据GB/T 1727—1992《漆膜一般制备方法》进行；

漆膜人工老化试验按GB/T 1865-1997《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露》测定，具体技术参数如表6

表6人工加速老化试验技术参数

技术指标	参数	技术指标	参数
灯管选择	A管	运转时间	视要求而定
光照强度	0.68 m3 /h	光照温度	50℃
循环时间	4h	冷凝温度	50℃

 

 2.5漆膜等级评定

在涂膜老化单项评定等级中，其变色程度评级对装饰性材料影响最大，故单一研究讨论变色程度评级。以0至5的数字级来评定，按漆膜老化前后变色程度评级（将老化后的样板与老花前的样板进行比色）其评定标准如表7所示

表7 漆膜变色等级评定^（1）

等级	变色程度（目测）	色差值（NBS）（仪器测）
0 1 2 3 4 5	无变色 很轻微变色 轻微变色 明显变色 较大变色 严重变色	≤1.5 1.6~3.0 3.1~6.0 6.1~9.0 9.1~12.0 ＞12.0

 

（注： 其中表7中色差值是按GB/T11186.2~11186.3测定和计算老化前与老化后样板之间的色差，按色差值评级。）

 

3 结果与讨论

涂膜按照相应标准制备后，在人工老化设备光照0~500h,其变色程度数据如表8所示

表8 涂膜老化数据汇总

光照时间/h		0	100	200	300	400	500
涂 膜 色 差 值 ⊿E	配方1	0	0.84	1.44	2.38	3.06	3.12
	配方2	0	0.21	1.25	2.3	2.7	3.08
	配方3	0	0.68	1.47	2.1	2.4	2.89
	配方4	0	0.17	0.38	1.14	1.45	2.55
	配方5	0	0.64	0.87	1.49	1.42	1.71
	配方6	0	0.69	1.07	1.52	1.66	1.93
	配方7	0	0.77	0.99	1.55	1.87	2.25
其他颜料配方的老化数据省略

 

由配方1、2、3、4绘得不同助剂对涂膜老化性能的影响数据图，如图1所示

 

从图1中可以直观的看出，用相同的树脂进行老化试验，添加抗黄变剂和紫外线吸收剂的配方中，涂膜在前200h光照下，变色程度要明显弱于单一助剂的添加或不加助剂的配方，同时还可以看出，添加抗黄变剂或紫外吸收剂对涂膜耐变色能力还是有一定的帮助。

由配方5、6、7绘制数据图不同配比稀释后颜料红254耐候性能的影响，如图2所示

由图2可知，耐候颜料颜料红254在不同配比的钛白粉稀释冲淡后，涂膜变色能力要逐步加强，颜料冲淡越厉害，其耐候性能就越差。

由表3配方中做老化测试数据绘制不同红颜料老化性能对比数据图，如图3所示

由图3中可以明显的看出，不同红颜料红颜料的耐候性能差异很大，这要取决于各个颜料的化学结构，其耐候性还与晶型、粒径、表面处理有关系^【3】。

通过查阅各颜料的技术指标，颜料耐光性7级以上的其变色程度很不明显，像此类颜料就可以用于户外型的粉末涂料中。

经试验验证，我公司有其他类型颜料耐候性能十分出色，像酞菁系列的颜料，如图4所示。

由图4可以看出，酞菁系列颜料在经500h光照条件下，涂膜色差值都在0等级线左右，甚至在其以下。

 

4 结语

（1） 添加抗老化试剂能改善涂膜耐老化能力，同时各类型的抗老化试剂复配使用涂膜耐老化性能更为明显。

（2）颜料耐候性能与其自身的化学结构类型有密切关系，酞菁系列颜料用于粉末涂料中适应性相当强；与此同时，颜料经冲淡后其耐候性能有所下降。

 

 

参考文献

[1] 中国粉末涂料信息与应用手册，庄爱玉主编，北京化学工业出版社，2011.12

[2] 《化工产品手册—颜料卷》，项斌，高建荣编，北京化学工业出版社，2008.01

[3] 南仁植.《粉末涂料与涂装技术》. 北京：化学工业出版社. 2008.5