長(zhǎng)期以來,人工加速老化和自然老化測(cè)試結(jié)果間的相關(guān)性問題一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)。一般來說,工業(yè)上要求快速地得出老化測(cè)試結(jié)果,同時(shí)要求實(shí)驗(yàn)室人工加速老化和自然老化測(cè)試結(jié)果間有較好的相關(guān)性,然而實(shí)際上這兩個(gè)要求是相互矛盾的。人工加速老化方法使用比實(shí)際環(huán)境更高的測(cè)試溫度、更短波長(zhǎng)光源、更大的輻照強(qiáng)度,在加速材料老化進(jìn)程的同時(shí),降低了與自然條件材料老化結(jié)果的相關(guān)性。
UV 加速老化設(shè)備配備的 UVA-340 燈管提供了一個(gè)新的解決方案 [1] 。 UVA-340 紫外燈光源能很好地模擬太陽(yáng)光譜中短波紫外光 ( < 365 nm 部分 ) 。由于 UVA-340 紫外燈光源所模擬的太陽(yáng)短波紫外光通常是引起聚合物破壞的主要原因,理論上這種方法的測(cè)試結(jié)果和戶外自然老化的相關(guān)性較好。為了驗(yàn)證這一點(diǎn),我們針對(duì)戶外自然曝曬和使用 UVA-340 紫外光源人工加速老化的相關(guān)性進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。
1 實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)選用了環(huán)氧涂料、聚氨酯涂料以及聚酯涂料,分別進(jìn)行戶外自然曝曬和紫外人工加速老化實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)中樣品光澤和顏色的變化。
1.1 戶外自然曝曬實(shí)驗(yàn)
由于各地戶外自然曝曬的情況很不相同,為了準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),這里選擇了三種不同的典型氣候類型:亞熱帶氣候 ( 佛羅里達(dá)的邁阿密 ) 、沙漠氣候 ( 亞利桑那的鳳凰城 ) 和美國(guó)北方工業(yè)型氣候 ( 俄亥俄州的克里夫蘭 ) 。
戶外自然曝曬嚴(yán)格按照 ASTM G7 《非金屬材料的戶外自然曝曬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。被測(cè)試樣的背板為厚 1.6 mm 的夾板,試樣架 45 °,朝南。
1.2 人工加速老化實(shí)驗(yàn)
人工加速老化測(cè)試按照 ASTM G154 《非金屬材料的紫外老化測(cè)試方法》執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為紫外加速老化試驗(yàn)機(jī) 。該試驗(yàn)箱具有閉環(huán)反饋回路系統(tǒng)控制 [2] ,可設(shè)定并控制 UV 光輻照強(qiáng)度。試驗(yàn)使用 UVA-340 紫外燈管,光強(qiáng)峰值為 343 nm ,截止點(diǎn)為 295 nm 。為了排除不同溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,測(cè)試溫度統(tǒng)一設(shè)定在 50 ℃。
實(shí)驗(yàn)分別在三種不同的循環(huán)條件下測(cè)試:
條件 1 : 4 h 紫外光照射, 4 h 冷凝; UVA-340 燈管的輻照點(diǎn)控制在 0.83 W/(m 2 • nm) @340nm ;整個(gè)測(cè)試循環(huán)溫度控制在 50 ℃。本測(cè)試循環(huán)中紫外的輻照強(qiáng)度相當(dāng)于夏天正午的太陽(yáng)光照。
條件 2 : 4 h 紫外光照射, 4 h 冷凝; UVA-340 燈管的輻照點(diǎn)控制在 1.35 W/(m 2 • nm) @ 340 nm ;整個(gè)測(cè)試循環(huán)溫度控制在 50 ℃。條件 2 與條件 1 基本類似,但輻照度更強(qiáng)。
條件 3 : 4 h 紫外光照射 (100 %紫外輻照,無(wú)冷凝,無(wú)暗周期 ) ; UVA-340 燈管的輻照點(diǎn)控制在 1.35 W/(m 2 • nm) @ 340 nm ;整個(gè)測(cè)試循環(huán)溫度控制在 50 ℃。
2 結(jié)果與討論
2.1 環(huán)氧涂料
樣板為涂覆在鋼板上的高光灰色環(huán)氧涂料。
戶外自然曝曬在一開始就表現(xiàn)出快速地失光和粉化,曝曬 1 a 后,樣板基本無(wú)光澤 ( 見圖 2) 。此外,三個(gè)曝曬地點(diǎn)的樣品都出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,在佛羅里達(dá)的樣板表面*為銹斑所覆蓋,而在亞利桑那和克里夫蘭的樣板有部分銹蝕。
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