作者
焦金牛、王军、冯跃华
安徽神建新材料有限公司
摘要：介绍了粉末涂料耐候性试验的相关标准，讨论了试验过程中的诸多影响因素，探究了各种加速老化试验之间的相关性。
介绍
粉末涂料是一种不含溶剂的固体粉末涂料，具有节省能源和资源、减轻劳动强度、涂膜力学性能好等特点，特别是不含有机溶剂，无污染，受到涂料行业众多环保爱好者的青睐。近年来，粉末涂料得到了迅速的发展和应用，特别是热固性粉末涂料。在热固性粉末涂料中，户外用粉末涂料占有很大的比例。下面所说的粉末涂料一般都是指户外用粉末涂料。
粉末涂料固化后的涂膜在实际户外使用过程中易受到阳光、雨水、温度、氧气、水分、风沙、灰尘等诸多环境因素的影响，可能产生黄变、褪色、粉化、开裂、起泡、表面剥落等老化现象，影响产品的性能和外观。
研究粉末涂料的耐候性，对于评价涂料的性能，预测涂料的使用寿命，采取积极措施减缓材料的老化，以及对粉末涂料的改性和发展都有着十分重要的实际意义。就涂料耐候性的测试方面进行说明。
耐候性测试的分类
1.1常见的耐候性试验有以下几种：
耐候试验；
紫外线老化试验；
臭氧老化试验；
热空气老化试验；
温度循环老化试验；
湿热老化试验；
介电老化试验；
除上述试验方法外，还有耐寒性试验、盐雾老化试验、抗霉菌试验等，虽然试验方法有几十种，但是在进行具体试验时，需要考虑材料的最终使用环境、材料的类型、试验方法的目的等，选择合适的试验方法。
1.2 耐候试验
耐候性试验是目前应用最为广泛的试验方法，下文所提到的耐候性试验也主要以耐候性试验为主。
气候老化试验是将材料试验样品暴露在大气条件下，以获得材料样品在大气条件下的老化规律，进一步分析材料的性能，预测其使用寿命的研究方法。
1.3 耐候试验方法的分类
风化试验方法有两种：
1.3.1自然暴露试验：将样品暴露在真实的大气环境中，获得材料在真实环境中的老化行为。
优点：信息最准确、方法最有效、检测成本相对较低。
缺点：周期长，气候变化，受环境因素影响较大，重现性差。
1.3.2 人工气候老化试验：在室内模拟真实大气环境或强化特定的环境因素，以期获得材料在短时间内老化行为的试验方法。
常用的人工气候老化试验箱有：
氙灯耐候试验箱：
优点：光谱分布最接近户外太阳光光谱，最接近户外自然曝晒测试。
缺点：设备价格、检测及维护费用较高，对安装条件和操作环境要求较高，重现性较紫外线弱。
荧光紫外耐候试验箱：
优点：测试周期短且快，测试和维护成本低，对操作环境无特殊要求，重现性相对较好。
缺点：由于光谱采用的是太阳光中的紫外光波段，不包含太阳光中占很大比例的可见光，所以会造成部分材料的畸变，即实验室加速结果与实际室外试验结果完全相反。
碳弧灯耐候试验箱：
此方法是早期的测试方法，目前除日本部分公司外，已很少采用。
下面的测试条件描述了影响户外测试和实验室测试的因素。
影响粉末涂料耐候性试验的因素
2.1基材的影响：
粉末喷涂的基材主要为钢、铝、铁等金属件，三种材料的导热系数不同，同一种粉末喷涂在不同的基材上，固化后老化试验的结果也会有所不同。
选取10种树脂制成的高光泽、白色粉末涂料，以铝、铁、钢为基材进行喷涂固化，制成试验样品，按照GB/T1865-2009标准进行1500小时氙灯试验，结果如下。
铝的热导率为237；
铁的导热系数为80；
钢的热导率为15-18（不同合金的成分不同）；
铝的导热系数较大，散热速度快，因此单位时间内残留在涂层表面的热量较少，涂层的热分解或热转变速度较慢，在试验中光泽损失较小，白色涂层的色差（ΔE）变化不大。
2.2 原材料的影响
粉末涂料是由树脂、固化剂、颜料、填料及一些助剂经熔融挤出而成，在固化前是这些材料的混合物。固化后涂层的性能取决于这些材料的配比和稳定性。
我们在同一配方体系下研究了以下内容：
同一型号、不同批次的树脂、固化剂、颜填料；
我们选取同一厂家的树脂、固化剂、颜填料进行批量试验，发现一些规模较大的生产公司的产品比较稳定，不同批次的材料对涂层的耐候试验影响不大，氙灯1500小时，UVB小时试验，光保持率在±2.0%左右波动。
不同公司的同一类型的树脂、固化剂、颜料和填料；
选取不同厂家的树脂、固化剂、颜填料，分批进行试验，进行同种氙灯1氙灯1500小时、UVB-hour试验，保光率相差10~40%，这可能是由于配方设计的差异，生产工艺、品控等方面存在一定的差异，每种材料细微的差异在粉末涂料中会被几何级放大。
2.3 粉体配方的影响
另外，粉末涂料根据实际应用场景分为很多种类，包括高光、哑光、砂纹、转印等。
不同配方体系的粉体测试结果差别很大。
而且不同的应用环境，测试条件也不同，例如汽车行业的测试标准并不适用于铝型材等建筑材料的测试。
因此，在要求材料满足一定的耐候性要求时，应特别强调粉末涂料的测试配方。这也是为什么很多同型号的材料，有的能通过一些公司的耐候性要求，而有的却测试不合格的原因。目前粉末涂料行业耐候性测试存在一个问题，因为国内外都只有方法和要求，没有标准的测试配方。
2.4 自然暴露试验
影响户外暴露的因素：
暴露方法：气候户外暴露试验可采用各种安装和暴露技术。但每种方法都有各自的特点和局限性。所选方法取决于材料本身或产品的应用领域。数据的有效性才能得到保证。影响户外暴露的主要因素有：
暴露地点的季节性变化；
以下是国外户外测试场地
国内室外试验场
每个试验场地都有各自的气候特点，适合相应的实际使用环境或标准中特定的方法。
例如：
佛罗里达州-充足的日照、全年高温、高年降雨量和高湿度共同创造了恶劣的气候，使佛罗里达州成为户外耐久性测试的理想地点。
亚利桑那州是一个炎热、干燥、高紫外线辐射的气候环境，特别适合耐候性受恶劣条件影响的材料。由于亚利桑那州每年的紫外线辐射总量比佛罗里达州高出20%，因此亚利桑那州的试验会出现极端的变化，可能导致材料尺寸膨胀或收缩，特别影响材料的以下性能：涂层的颜色和光泽、耐热老化性能和物理性能。
曝光角度的影响：
2.5人工加速老化试验
人工加速老化试验是指通过室内试验箱模拟真实大气环境条件或强化某些环境因素，以在较短的时间内获得材料老化试验结果的一种方法。
影响人工加速老化试验的因素：
2.5.1光源的选择：
常用的人工加速老化按实验室所采用的光源不同分为以下几类：
氙气灯
紫外线灯
—UVA-340、UVA-351
—UVB-313、QFS-40
碳弧灯
碳弧灯是一种比较新的技术，其光谱与太阳光有较大差别，目前日本仍有一些公司在使用这种方法。
2.5.2 参考标准
1、粉末涂料采用氙灯加速老化试验的相关标准有：
—GB/T1865-2009（等效于ISO 11341-2004）；
—；
—
2.目前，唯一采用紫外加速老化测试的粉末涂料标准是：
3.其他标准如适用于非金属材料或有机涂料，粉末涂料目前仅作为参考。
各个标准对于照射强度、温度、循环时间等都有详细的规定。实际测试时，具体采用什么标准要根据产品的最终使用领域，或者客户的具体要求来设定。氙灯测试常用的方法有以下几种：
一般的辐照度强度为0.51，但在汽车相关的标准中，辐照度强度为0.35。
相关性问题
在实际户外测试中，还有腐蚀、风化等因素，在实验室中无法完全模拟，因此相关性只是一个比较接近的概念，如果有条件进行实际测试，不建议用相关系数来评价，尽量进行实际试验，获取真实的实验数据。我们也做过很多关于粉末涂料耐候性的评价试验，粉末涂料由于颜色、配方不断变化，相对于其他涂料来说，成分较多，因此在加速试验中粉末涂料的重现性和相关性不如其他涂料，比如用同一批树脂制成白色高光粉末涂料，相关系数可达0.9；但在其他颜色的漆中，这个相关系数就在0.2~0.7之间，有的甚至没有相关性。
因此严格来说，谈相关性至少要考虑所用材料的名称、生产厂家、配方组成、试验设备生产厂家、试验条件等详细因素，不考虑这些因素谈相关性是不现实的。
综上所述
粉末涂料的耐候试验结果受材料、配方、试验仪器、试验条件等多种因素的影响，在谈到粉末涂料的耐候试验或者要求时，应该就这些影响因素达成一致、统一意见，才能保证试验结果的准确性，一致性会更好。
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