第七章 涂膜性能評(píng)價(jià)

1、 涂料化學(xué)涂料化學(xué)吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院第七章第七章 涂膜的性能評(píng)價(jià)涂膜的性能評(píng)價(jià) 7.1 模量與溫度的關(guān)系（模量與溫度的關(guān)系（涂膜強(qiáng)度的評(píng)價(jià)）涂膜強(qiáng)度的評(píng)價(jià)） 漆膜的強(qiáng)度可以用各種模量來表示。漆膜的強(qiáng)度可以用各種模量來表示。模量模量:產(chǎn)生單位形變所需的應(yīng)力稱為模量產(chǎn)生單位形變所需的應(yīng)力稱為模量,根據(jù)外力形式不同，如拉伸力、剪切力和靜根據(jù)外力形式不同，如拉伸力、剪切力和靜壓力，模量分別稱為楊氏模量、剪切模量和壓力，模量分別稱為楊氏模量、剪切模量和體積模量。模量是材料抵抗外力形變能力，體積模量。模量是材料抵抗外力形變能力，它與它與材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)

2、構(gòu)有關(guān)，主主要關(guān)注無定形聚合物，其模量隨溫度變化要關(guān)注無定形聚合物，其模量隨溫度變化/E無定形聚合物的模量溫度曲線TgT的低溫下模的低溫下模量很高，量很高，當(dāng)溫度升高當(dāng)溫度升高到到時(shí)模量急劇時(shí)模量急劇下降，下降，TgTbT接著又一平臺(tái)為高彈態(tài)，溫度繼續(xù)升高，進(jìn)入接著又一平臺(tái)為高彈態(tài)，溫度繼續(xù)升高，進(jìn)入粘流態(tài)粘流態(tài)液態(tài)。液態(tài)。 成為脆折溫度，成為脆折溫度， 表現(xiàn)脆性，表現(xiàn)脆性，反之韌性，一般成膜溫度高于反之韌性，一般成膜溫度高于TgbT T7.2 拉伸行為拉伸行為材料的材料的拉伸行為拉伸行為分為彈性形變分為彈性形變 粘性形變。粘性形變。理想的彈性形變：材料沿平行于拉伸應(yīng)力方向理想的彈性形變：材料

3、沿平行于拉伸應(yīng)力方向伸長，當(dāng)應(yīng)力除去時(shí)，伸長，當(dāng)應(yīng)力除去時(shí)，材料恢復(fù)到原始狀態(tài)。材料恢復(fù)到原始狀態(tài)。理想的粘性形變：材料的形變?yōu)橛谰眯巫?，?dāng)理想的粘性形變：材料的形變?yōu)橛谰眯巫?，?dāng)應(yīng)力除去時(shí)材料不能恢復(fù)到原始狀態(tài)。應(yīng)力除去時(shí)材料不能恢復(fù)到原始狀態(tài)。 幾乎所有的涂膜均為粘彈性材料，可以用漆幾乎所有的涂膜均為粘彈性材料，可以用漆膜的拉伸行為來表征粘彈性膜的拉伸行為來表征粘彈性 在恒定的拉伸速度下在恒定的拉伸速度下涂膜涂膜典型的應(yīng)典型的應(yīng)力力應(yīng)變示意圖。應(yīng)變示意圖。 斜率斜率A應(yīng)力應(yīng)變，應(yīng)力應(yīng)變， 稱為模量，稱為模量， E和和B分別表示斷分別表示斷 裂裂 伸長率和斷裂伸長率和斷裂 拉拉 伸強(qiáng)度。伸強(qiáng)

4、度。 最大的應(yīng)力最大的應(yīng)力(c)稱稱 為屈服點(diǎn)。為屈服點(diǎn)。粘彈性變形與溫度和速度有很大的關(guān)系：粘彈性變形與溫度和速度有很大的關(guān)系：假若應(yīng)力作用速度快，假若應(yīng)力作用速度快，主要為彈性響應(yīng)；主要為彈性響應(yīng)； （拉伸速度快）拉伸速度快） 應(yīng)力應(yīng)變成正比應(yīng)力應(yīng)變成正比假若應(yīng)力作用速度慢，粘性響應(yīng)較高假若應(yīng)力作用速度慢，粘性響應(yīng)較高 而彈性響比較低。而彈性響比較低。如果溫度低，粘性響應(yīng)增大，如果溫度低，粘性響應(yīng)增大，而溫度升高，主要為彈性響應(yīng)。而溫度升高，主要為彈性響應(yīng)。 下圖應(yīng)力作用速度和溫度對粘彈性形變的影下圖應(yīng)力作用速度和溫度對粘彈性形變的影響。響。說明溫度和速度等效拉伸速度和溫度對應(yīng)力拉伸速度和

5、溫度對應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的影響應(yīng)變響應(yīng)的影響1、慢拉、慢拉 25 2、快拉、快拉25 3、快拉、快拉 25 4、快拉低溫、快拉低溫 曲線曲線2、3拉伸速度快，涂膜沒有時(shí)間進(jìn)行粘性拉伸速度快，涂膜沒有時(shí)間進(jìn)行粘性流動(dòng)，彈性響應(yīng)為主；而曲線流動(dòng)，彈性響應(yīng)為主；而曲線1、4中涂膜既可中涂膜既可進(jìn)行彈性響應(yīng)，又可進(jìn)行粘性流動(dòng)。進(jìn)行彈性響應(yīng)，又可進(jìn)行粘性流動(dòng)。 1-3典型的玻璃態(tài)聚合物拉伸曲線與溫度的關(guān)系典型的玻璃態(tài)聚合物拉伸曲線與溫度的關(guān)系 及對漆膜的影響及對漆膜的影響 TTb,TTb,TTg 膜有韌性膜有韌性 高彈態(tài)高彈態(tài)TTg理想的情況是：理想的情況是：漆膜處于漆膜處于軟玻璃態(tài)軟玻璃態(tài)，即處于脆折溫度，

6、即處于脆折溫度Tb以以上和玻璃溫度上和玻璃溫度Tg以下（相當(dāng)于曲線以下（相當(dāng)于曲線2）此）此時(shí)漆膜在外力作用下有相當(dāng)大的伸長時(shí)漆膜在外力作用下有相當(dāng)大的伸長(強(qiáng)迫強(qiáng)迫高彈形變高彈形變)，即漆膜有一定的展性，即漆膜有一定的展性漆膜表漆膜表現(xiàn)出硬和強(qiáng)（韌）的性質(zhì)現(xiàn)出硬和強(qiáng)（韌）的性質(zhì)因此選擇涂料的成膜物時(shí)，不僅要注意因此選擇涂料的成膜物時(shí)，不僅要注意 Tg，而且要注意而且要注意Tb ，可以用下式表示漆膜展性，可以用下式表示漆膜展性的衡量的衡量TgTbTgq例如：PMMA 和 PS聚合物聚合物 TgTb q（展性）（展性） PMMA PS 105 100 45 90 0.159 0.061PS 比比

7、PMMA表現(xiàn)的更為脆性，表現(xiàn)的更為脆性，所以涂料中很少用均聚物，所以涂料中很少用均聚物，一般都用共聚物來調(diào)節(jié)漆膜的展性或拉伸一般都用共聚物來調(diào)節(jié)漆膜的展性或拉伸性。性。 另外涂料通常含有大量的涂料通常含有大量的顏填料及其他助劑，顏填料及其他助劑，這些固體添加劑可增加這些固體添加劑可增加涂料的涂料的 模量和屈服應(yīng)力模量和屈服應(yīng)力，但同時(shí)可能引起某些其他性能的下降。但同時(shí)可能引起某些其他性能的下降。用量適中且分散好的顏填料粒子用量適中且分散好的顏填料粒子-可以有增強(qiáng)作可以有增強(qiáng)作用，提高涂膜的強(qiáng)度和改善涂膜的韌性，用，提高涂膜的強(qiáng)度和改善涂膜的韌性，分散和潤濕差分散和潤濕差的顏填料由于裂隙和空隙增

8、加，的顏填料由于裂隙和空隙增加，涂膜的機(jī)械性能下降。涂膜的機(jī)械性能下降。同樣，涂料的使用和成膜過程中產(chǎn)生裂隙和同樣，涂料的使用和成膜過程中產(chǎn)生裂隙和空隙。也導(dǎo)致涂膜性能的下降。空隙。也導(dǎo)致涂膜性能的下降。7.3蠕變和應(yīng)力松弛蠕變和應(yīng)力松弛 蠕變是指在一定的溫度和較小的恒定蠕變是指在一定的溫度和較小的恒定外力外力(拉力、壓力或扭力等拉力、壓力或扭力等)作用下，作用下，材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象；的現(xiàn)象；應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛則是指在恒定溫度和形變保持則是指在恒定溫度和形變保持不變的情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)不變的情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)

9、象。間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。 二者都是時(shí)間的函數(shù)二者都是時(shí)間的函數(shù)蠕變模量為松弛模量的倒數(shù)。蠕變模量為松弛模量的倒數(shù)。蠕變模量松弛模量a為在恒溫下，以恒力拉伸粘彈體，為在恒溫下，以恒力拉伸粘彈體， 發(fā)生蠕變的情況發(fā)生蠕變的情況b為在恒溫下，拉伸粘彈體，使之瞬間形變，為在恒溫下，拉伸粘彈體，使之瞬間形變，內(nèi)部應(yīng)力下降。內(nèi)部應(yīng)力下降。聚合物也存在蠕變和松弛，這也是聚合物也存在蠕變和松弛，這也是高聚物粘彈性的表現(xiàn)高聚物粘彈性的表現(xiàn)n要使高分子要使高分子鏈段鏈段具有具有足夠大的活動(dòng)性足夠大的活動(dòng)性，材料表現(xiàn)出高彈形變，或者要使材料表現(xiàn)出高彈形變，或者要使整個(gè)高整個(gè)高分子分子能夠能夠移動(dòng)而顯示粘性流動(dòng)移

10、動(dòng)而顯示粘性流動(dòng)，都需要，都需要一定的時(shí)間一定的時(shí)間(用松弛時(shí)間來衡量用松弛時(shí)間來衡量)。 溫度升高，松弛時(shí)間可以縮短。溫度升高，松弛時(shí)間可以縮短。因此，同一個(gè)力學(xué)松弛現(xiàn)象，既可以在因此，同一個(gè)力學(xué)松弛現(xiàn)象，既可以在較較高的溫度下較短高的溫度下較短的時(shí)間內(nèi)觀察到，也可的時(shí)間內(nèi)觀察到，也可以在較低的溫度下較長的時(shí)間內(nèi)觀察到。以在較低的溫度下較長的時(shí)間內(nèi)觀察到。升高溫度與延長時(shí)間對分子運(yùn)動(dòng)是等效的，升高溫度與延長時(shí)間對分子運(yùn)動(dòng)是等效的，對材料的粘彈行為也是等效的。對材料的粘彈行為也是等效的。這樣，可以將不同溫度下測定的這樣，可以將不同溫度下測定的力學(xué)力學(xué)性能性能時(shí)間曲線時(shí)間曲線利用轉(zhuǎn)換因子制成一利

11、用轉(zhuǎn)換因子制成一條疊合曲線，條疊合曲線，n圖左邊是一系列恒溫溫度下實(shí)驗(yàn)值模量時(shí)間曲線圖左邊是一系列溫度下實(shí)驗(yàn)測量得到的聚合圖左邊是一系列溫度下實(shí)驗(yàn)測量得到的聚合物的松弛模量物的松弛模量時(shí)間曲線，其中的每一根曲時(shí)間曲線，其中的每一根曲線都是在一恒定的溫度下測得的，圖右邊的線都是在一恒定的溫度下測得的，圖右邊的實(shí)驗(yàn)曲線是按照時(shí)溫等效原理繪制的疊合曲實(shí)驗(yàn)曲線是按照時(shí)溫等效原理繪制的疊合曲線，參考溫度為線，參考溫度為T3；參考溫度下測得的實(shí)驗(yàn)；參考溫度下測得的實(shí)驗(yàn)曲線在疊合曲線的時(shí)間坐標(biāo)上沒有移動(dòng)。而曲線在疊合曲線的時(shí)間坐標(biāo)上沒有移動(dòng)。而高于和低于這一參考溫度下測得的曲線，則高于和低于這一參考溫度下測

12、得的曲線，則按按wLF方程得到的轉(zhuǎn)換因子分別向右和向左方程得到的轉(zhuǎn)換因子分別向右和向左水平移動(dòng)、使各曲線被此疊合連接而成光滑水平移動(dòng)、使各曲線被此疊合連接而成光滑的曲線。這種完整曲線的時(shí)間坐標(biāo)可以跨越的曲線。這種完整曲線的時(shí)間坐標(biāo)可以跨越10一一15個(gè)數(shù)量級(jí)，顯然，在同一溫度下直接個(gè)數(shù)量級(jí)，顯然，在同一溫度下直接實(shí)驗(yàn)測得這條曲線是不可能的。實(shí)驗(yàn)測得這條曲線是不可能的。利用時(shí)溫等效原理，移動(dòng)的量可以利用利用時(shí)溫等效原理，移動(dòng)的量可以利用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子一個(gè)轉(zhuǎn)換因子aT表示?？梢岳帽硎尽？梢岳肳LF的經(jīng)驗(yàn)方程求的經(jīng)驗(yàn)方程求aT-轉(zhuǎn)換因子，轉(zhuǎn)換因子，T-任意溫度任意溫度Ts-參考溫度參考溫度 C1,

13、C2 為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)為經(jīng)驗(yàn)常數(shù) , 這樣粘彈體在一個(gè)溫度下的應(yīng)力松弛這樣粘彈體在一個(gè)溫度下的應(yīng)力松弛曲線可以沿著時(shí)間坐標(biāo)移動(dòng)，而成為另曲線可以沿著時(shí)間坐標(biāo)移動(dòng)，而成為另一個(gè)溫度下的應(yīng)力松弛曲線，一個(gè)溫度下的應(yīng)力松弛曲線，T1T2Lg aTLgt 對數(shù)時(shí)間 Lg t移動(dòng)的距離時(shí)溫等效原理對于涂料性能評(píng)價(jià)的意義時(shí)溫等效原理對于涂料性能評(píng)價(jià)的意義n具有重要的實(shí)用意義。具有重要的實(shí)用意義。1）快速評(píng)價(jià)建筑涂料的抗粘著性和在）快速評(píng)價(jià)建筑涂料的抗粘著性和在壓力下涂料的冷流動(dòng)性；壓力下涂料的冷流動(dòng)性；2）粉末涂料在高貯存溫度下物理穩(wěn)定性，）粉末涂料在高貯存溫度下物理穩(wěn)定性，3）對不同溫度或不同頻率下測得的涂料

14、）對不同溫度或不同頻率下測得的涂料的的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行比較或換算，從而得到由于力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行比較或換算，從而得到由于實(shí)驗(yàn)條件所限或?qū)嶋H上無法直接從實(shí)驗(yàn)測實(shí)驗(yàn)條件所限或?qū)嶋H上無法直接從實(shí)驗(yàn)測量得到的結(jié)果；量得到的結(jié)果；4)對于耐磨性涂料，高速?zèng)_擊響應(yīng)可以從對于耐磨性涂料，高速?zèng)_擊響應(yīng)可以從相應(yīng)的試驗(yàn)沖擊頻率的疊臺(tái)曲線上求得；相應(yīng)的試驗(yàn)沖擊頻率的疊臺(tái)曲線上求得；5)測定涂料在某一溫度下的耐久性，通常測定涂料在某一溫度下的耐久性，通常不需要測定材料在該溫度下幾年或幾十不需要測定材料在該溫度下幾年或幾十年的性能變化，可以選擇不同溫度測得年的性能變化，可以選擇不同溫度測得其在較短時(shí)間內(nèi)性能的變化曲線來觀察其在

15、較短時(shí)間內(nèi)性能的變化曲線來觀察性能性能時(shí)間的關(guān)系。時(shí)間的關(guān)系。7.4耐磨性耐磨性 雖然硬材料比軟材料更難以刮雖然硬材料比軟材料更難以刮痕，但并不意味著硬材料總比軟痕，但并不意味著硬材料總比軟材料具有更好的耐磨性，材料具有更好的耐磨性，例如橡膠輪胎比鋼輪胎就具有更好例如橡膠輪胎比鋼輪胎就具有更好的耐磨性。的耐磨性。nEvans研究了一系列地板涂料的機(jī)研究了一系列地板涂料的機(jī)械性能，提出最好用斷裂功來衡械性能，提出最好用斷裂功來衡量涂料的耐磨性。量涂料的耐磨性。地板涂料地板涂料拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度（106Pa)伸長率伸長率(%) 斷裂功斷裂功(J/m3)硬環(huán)氧樹脂硬環(huán)氧樹脂中等環(huán)氧樹脂中等環(huán)氧樹脂軟等

16、環(huán)氧樹脂軟等環(huán)氧樹脂聚氨酯聚氨酯6232.47.581.93819954802624145521380聚氨酯耐磨性最好因?yàn)樗嬖诤芏嗑郯滨ツ湍バ宰詈靡驗(yàn)樗嬖诤芏鄽滏I氫鍵，低應(yīng)力，低應(yīng)力作用作用下氫鍵的作用類似于交聯(lián)下氫鍵的作用類似于交聯(lián)，降低了在溶劑中，降低了在溶劑中的溶脹；的溶脹；在高應(yīng)力作用下在高應(yīng)力作用下，氫鍵發(fā)生斷裂氫鍵發(fā)生斷裂，分子，分子發(fā)生延伸；發(fā)生延伸；當(dāng)應(yīng)力除去時(shí)，分子松弛，又重新形當(dāng)應(yīng)力除去時(shí)，分子松弛，又重新形成新的氫鍵成新的氫鍵，因此聚氨酯具有極好的耐磨性。，因此聚氨酯具有極好的耐磨性。7.5 硬度和耐刮傷性測定n涂膜的硬度測定通常有涂膜的硬度測定通常有2種方法。種方法

17、。 壓痕硬度試驗(yàn)法：壓痕硬度試驗(yàn)法：通常是利用通常是利用25g的荷的荷重將金屬或玻璃上的涂膜擠壓變形重將金屬或玻璃上的涂膜擠壓變形(18 2s），除去荷重后，用顯微鏡測定壓痕），除去荷重后，用顯微鏡測定壓痕的對角長度，硬度值的對角長度，硬度值KHN可由下式計(jì)算：可由下式計(jì)算：式中式中W 荷重，荷重，kg；n A 壓痕面積，壓痕面積，mm2；n L 壓痕的對角長度，壓痕的對角長度，mm.LWAWKHN2210028. 7另一種廣泛使用的是另一種廣泛使用的是鉛筆硬度測定法鉛筆硬度測定法該法需要一套從該法需要一套從6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H一一9H的鉛的鉛

18、筆。筆。將鉛筆削至筆芯露出筆桿約將鉛筆削至筆芯露出筆桿約o63cm(不能削筆芯不能削筆芯)，在細(xì)砂紙上將筆芯，在細(xì)砂紙上將筆芯磨平，使成正圓柱體，然后將它成磨平，使成正圓柱體，然后將它成45。角角放在漆膜上，以一定的壓力向前推進(jìn)。以放在漆膜上，以一定的壓力向前推進(jìn)。以不能劃傷漆膜的最硬鉛筆號(hào)即為漆膜硬度。不能劃傷漆膜的最硬鉛筆號(hào)即為漆膜硬度。n從從6B(最軟最軟)到到9H(最硬最硬)。7.6涂膜的戶外耐久性涂膜的戶外耐久性n涂料的戶外耐久性即耐候性主要是指涂涂料的戶外耐久性即耐候性主要是指涂料暴露在戶外環(huán)境條件下涂料的力學(xué)性能料暴露在戶外環(huán)境條件下涂料的力學(xué)性能如模量、強(qiáng)度、粘結(jié)性、保色保光性

19、可能如模量、強(qiáng)度、粘結(jié)性、保色保光性可能的變化程度，以及是否發(fā)生脆化、粉化和的變化程度，以及是否發(fā)生脆化、粉化和酸蝕等現(xiàn)象。酸蝕等現(xiàn)象。 引起上述現(xiàn)象的主要原因就是引起上述現(xiàn)象的主要原因就是 光引發(fā)氧化降解和水解兩種。光引發(fā)氧化降解和水解兩種。 進(jìn)行的速度取決于涂料暴露的場所、時(shí)間、進(jìn)行的速度取決于涂料暴露的場所、時(shí)間、涂料組成和底材的性質(zhì)等。涂料組成和底材的性質(zhì)等。激發(fā)激發(fā)自由基自由基奪氫反應(yīng)奪氫反應(yīng)最總導(dǎo)致聚合物降解最總導(dǎo)致聚合物降解光引發(fā)氧化降解光引發(fā)氧化降解+水解性水解性n官能團(tuán)水解的難易程度按下列順序遞減：官能團(tuán)水解的難易程度按下列順序遞減： 酯脲氨基甲酸酯酯脲氨基甲酸酯 酯的水解導(dǎo)

20、致骨架降解，但丙烯酸酯類樹酯的水解導(dǎo)致骨架降解，但丙烯酸酯類樹脂的骨架是由脂的骨架是由cc鍵組成因而不會(huì)導(dǎo)致降鍵組成因而不會(huì)導(dǎo)致降解。解。 丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂/聚胺酯在紫外線照射下聚胺酯在紫外線照射下加速水解，進(jìn)而導(dǎo)致降解。加速水解，進(jìn)而導(dǎo)致降解。n水解的原因可能是紫外光照射發(fā)生光氧化水解的原因可能是紫外光照射發(fā)生光氧化降解，增加了親水基團(tuán)如氫過氧化物、醇、降解，增加了親水基團(tuán)如氫過氧化物、醇、酮、羧酸等，光氧化也可能生成更易水解酮、羧酸等，光氧化也可能生成更易水解的基因，的基因，因此，從涂料的組成來看，要增加耐候性，應(yīng)因此，從涂料的組成來看，要增加耐候性，應(yīng)盡可能不去使用下列類型樹脂盡可能

21、不去使用下列類型樹脂能吸收能吸收290nm以上波長以上波長(尤其是在短波尤其是在短波長的可見光范圍長的可見光范圍)的樹脂；的樹脂；有易被奪氫原子的樹脂；有易被奪氫原子的樹脂；含易水解官能團(tuán)的樹脂。含易水解官能團(tuán)的樹脂。 但必須注意的是但必須注意的是TiO2，尤其是銳鈦型，尤其是銳鈦型，也可以加速涂膜的光氧化降解也可以加速涂膜的光氧化降解-導(dǎo)致粉化通過導(dǎo)致粉化通過加入硅或鋁粉顏料來抑制這種降解。加入硅或鋁粉顏料來抑制這種降解。 氧化鋅是一種有效而價(jià)廉的白色光穩(wěn)定劑，氧化鋅是一種有效而價(jià)廉的白色光穩(wěn)定劑，特別是對特別是對240一一380nm范圍的范圍的UV光有較好的防光有較好的防護(hù)能力。護(hù)能力。樣

22、品的耐久性與氣候地區(qū)有關(guān)，樣品的耐久性與氣候地區(qū)有關(guān)，曝曬季節(jié)對其影響也很大曝曬季節(jié)對其影響也很大n地區(qū)：地區(qū)：氣候條件以重慶、廣州、海南島等氣候條件以重慶、廣州、海南島等地最為嚴(yán)酷樣板破壞最嚴(yán)重，最快。地最為嚴(yán)酷樣板破壞最嚴(yán)重，最快。 季節(jié)季節(jié):由于季節(jié)不同，樣品所經(jīng)歷的氣候條由于季節(jié)不同，樣品所經(jīng)歷的氣候條件不同，因此該膜的破壞程度也不同。件不同，因此該膜的破壞程度也不同。n例如，對于自干型涂料，在例如，對于自干型涂料，在春季春季曝曬時(shí)，曝曬時(shí)，由于漆膜尚未完全干實(shí)就受到溫差的急由于漆膜尚未完全干實(shí)就受到溫差的急劇變化而引起漆膜變形。劇變化而引起漆膜變形。n在在秋季秋季曝曬時(shí)，由于氣溫較平

23、穩(wěn)，紫外光曝曬時(shí)，由于氣溫較平穩(wěn)，紫外光強(qiáng)度也日趨下降，致使新的涂膜能有一段強(qiáng)度也日趨下降，致使新的涂膜能有一段繼續(xù)堅(jiān)硬的過程。繼續(xù)堅(jiān)硬的過程。如何進(jìn)行耐候性實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行耐候性實(shí)驗(yàn)n戶外爆曬法、戶外加速老化試驗(yàn)法戶外爆曬法、戶外加速老化試驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)法、 1）戶外爆曬法）戶外爆曬法廣泛使用朝南廣泛使用朝南45。曝曬。可同時(shí)選擇幾個(gè)不曝曬。可同時(shí)選擇幾個(gè)不同氣候的地區(qū)進(jìn)行戶外老化試驗(yàn)。同氣候的地區(qū)進(jìn)行戶外老化試驗(yàn)。美國南佛羅里達(dá)為亞熱帶氣候，濕度相對較美國南佛羅里達(dá)為亞熱帶氣候，濕度相對較高陽光平均充足；高陽光平均充足；定期檢測和記錄曝曬涂膜的物理和化學(xué)性能定期檢測和記錄

24、曝曬涂膜的物理和化學(xué)性能的變化來評(píng)價(jià)涂料的戶外耐久件。的變化來評(píng)價(jià)涂料的戶外耐久件。2）戶外加速試驗(yàn)法）戶外加速試驗(yàn)法n戶外曝曬雖然符合自然氣候條件，但試驗(yàn)周戶外曝曬雖然符合自然氣候條件，但試驗(yàn)周期太長，為此發(fā)展了人工加速老化試驗(yàn)機(jī)。期太長，為此發(fā)展了人工加速老化試驗(yàn)機(jī)。其主要結(jié)構(gòu)是利用其主要結(jié)構(gòu)是利用 一個(gè)整天跟著太陽旋轉(zhuǎn)的框架，架上安裝一個(gè)整天跟著太陽旋轉(zhuǎn)的框架，架上安裝10塊塊150mm1500mm的高拋光特制鋁鏡，的高拋光特制鋁鏡，每面鏡子都將太陽光線以每面鏡子都將太陽光線以90。角反射集中到角反射集中到一條一條l50 xl500mm的樣品架上，有鼓風(fēng)機(jī)，夜的樣品架上，有鼓風(fēng)機(jī)，夜間噴

25、水。間噴水。 幾個(gè)星期，相當(dāng)于幾個(gè)星期，相當(dāng)于3年的爆曬。年的爆曬。3）實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)法）實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)法n 實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)的主要影響因素是光源。實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)的主要影響因素是光源。太陽光譜一般可分為太陽光譜一般可分為3個(gè)區(qū)域：個(gè)區(qū)域： 紫外線區(qū)、可見光區(qū)和紅外線區(qū)紫外線區(qū)、可見光區(qū)和紅外線區(qū)紫外線能量儀占太陽總能量的紫外線能量儀占太陽總能量的4%，但許多材，但許多材料卻正是在紫外線區(qū)城內(nèi)遭受破壞，料卻正是在紫外線區(qū)城內(nèi)遭受破壞， 如硝基纖維素在如硝基纖維素在310nm波長的光輻射下發(fā)生分解，波長的光輻射下發(fā)生分解，不飽和聚酯與苯乙烯的共聚物在波長為不飽和聚酯與苯乙烯的共聚物在波長為325nm

26、時(shí)很快變黃，聚丙烯、聚氨基甲酸酯等在時(shí)很快變黃，聚丙烯、聚氨基甲酸酯等在330一一370nm時(shí)出現(xiàn)老化時(shí)出現(xiàn)老化。實(shí)驗(yàn)室人工老化機(jī)可分為紫外線碳弧實(shí)驗(yàn)室人工老化機(jī)可分為紫外線碳弧燈、氖燈和高壓水銀燈等幾種類型。燈、氖燈和高壓水銀燈等幾種類型。紫外線碳弧型老化機(jī)紫外線碳弧型老化機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果在漆的試驗(yàn)結(jié)果在漆膜的失光、變色和裂紋等破壞現(xiàn)象方膜的失光、變色和裂紋等破壞現(xiàn)象方面與天然曝曬是比較符合的，唯一的面與天然曝曬是比較符合的，唯一的缺陷就是很少出現(xiàn)粉化缺陷就是很少出現(xiàn)粉化(不能模擬粉化不能模擬粉化現(xiàn)象）現(xiàn)象）高壓水銀燈老化機(jī)高壓水銀燈老化機(jī)的特征為粉化現(xiàn)象的特征為粉化現(xiàn)象正常，重現(xiàn)性較好，使用操

27、作也簡便，正常，重現(xiàn)性較好，使用操作也簡便，但由于其小于但由于其小于290nm的短波成分較多，的短波成分較多，使得某些材料耐候性失真。使得某些材料耐候性失真。日光碳弧燈老化機(jī)在日光碳弧燈老化機(jī)在漆膜老化過程中的顏色漆膜老化過程中的顏色變化與天然曝曬的色相變化頗為一致；變化與天然曝曬的色相變化頗為一致；氙燈氙燈使用操作較簡單，對于褪色試驗(yàn)特別合使用操作較簡單，對于褪色試驗(yàn)特別合適，不足之處是加速倍率不夠理想適，不足之處是加速倍率不夠理想。由于涂料組成的多樣性和復(fù)雜性以及環(huán)境因由于涂料組成的多樣性和復(fù)雜性以及環(huán)境因素，迄今為止還沒有個(gè)普遍實(shí)用的實(shí)驗(yàn)室加素，迄今為止還沒有個(gè)普遍實(shí)用的實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)法

28、用來評(píng)價(jià)涂料的耐老化性能。僅作速試驗(yàn)法用來評(píng)價(jià)涂料的耐老化性能。僅作參考。參考。但是近幾年完全模擬自然老化箱已經(jīng)出現(xiàn)。但是近幾年完全模擬自然老化箱已經(jīng)出現(xiàn)。 耐候性評(píng)價(jià)指標(biāo)：白度白度光的反射率光的反射率粉化程度粉化程度顏色改變顏色改變裂紋裂紋7.7涂膜的附著力1、附著機(jī)理、附著機(jī)理 當(dāng)兩個(gè)物面緊密接觸，到達(dá)相互作用的當(dāng)兩個(gè)物面緊密接觸，到達(dá)相互作用的有效距離時(shí)，（約有效距離時(shí)，（約0.5nm），有兩類作），有兩類作用：用： 化學(xué)的鍵合反應(yīng)化學(xué)的鍵合反應(yīng) 物理化學(xué)的范德華引力和氫鍵物理化學(xué)的范德華引力和氫鍵對于涂膜來說，主要是后者。對于涂膜來說，主要是后者。 根據(jù)理論計(jì)算，任何原子、分子間的范根

29、據(jù)理論計(jì)算，任何原子、分子間的范德華力便足以產(chǎn)生很高的粘附強(qiáng)度，但德華力便足以產(chǎn)生很高的粘附強(qiáng)度，但實(shí)際強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論計(jì)算，實(shí)際強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論計(jì)算，主要是由于缺陷和應(yīng)力集中引起理論和主要是由于缺陷和應(yīng)力集中引起理論和實(shí)際的差別，而且界面之間更容易有各實(shí)際的差別，而且界面之間更容易有各種缺陷種缺陷因此為了使漆膜有很好的附著力，需要因此為了使漆膜有很好的附著力，需要考慮多種因素的影響。考慮多種因素的影響。1）機(jī)械結(jié)合力）機(jī)械結(jié)合力任何基材的表面都不可能是光滑的，任何基材的表面都不可能是光滑的，在顯微鏡下都是十分粗糙的，涂有底漆的表面也在顯微鏡下都是十分粗糙的，涂有底漆的表面也是多孔的，涂料可滲透到這些孔隙中去，加強(qiáng)了是多孔的，涂料可滲透到這些孔隙中去，加強(qiáng)了基材與漆膜的連接。錨合基材與漆膜的連接。錨合2）吸附作用）吸附作用從分子水平上來看，漆膜和基材之間存在著原子、從分子水平上來看，漆膜和基材之間存在著原子、分子之間的作用力分子之間的作用力根據(jù)計(jì)算，當(dāng)兩個(gè)理想平面距離為根據(jù)計(jì)算，當(dāng)兩個(gè)理想平面距離為10A0時(shí)，它們時(shí)，它們之間的吸引力便可達(dá)之間的吸引力便可達(dá) 103-104 Ncm2平面距離為平面距離為3-4A