商务中心路46701号 普利茅斯,密歇根州48170 810 599 7286
化学涂料咨询来源
info@chemicaldynamics.网

原因与缺陷:涂料的老化评价与测试

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,包括粉笔粉, 电影侵蚀, 破解, 颜色变化, 蚀刻, 水泡, 剥, 发现, 硬度的损失, 灵活性(增加玻璃化转变温度, 或Tg)、光泽度和附着力. 多个 制定问题 影响涂料在给定外部环境中的性能,包括:

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

需要帮助研究抗氧化剂和紫外线吸收剂的涂料?

勘探者可以帮助加快您的研究与技术数据表和访问数千种材料的全球供应商.

今天就创建您的免费帐户!


什么影响外涂层风化?

其中一些因素将比其他因素更详细地讨论它们对风化作用的影响程度. 影响外墙风化的主要因素包括: 光致氧化 (氧气和光的存在)和 水解 由于水、热、光的作用. 前者可以在一定程度上缓解与适当使用 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 而且 受阻胺光稳定剂 减少相关氧化降解的影响.

光氧化和水解都因温度升高而加剧,因为它们都是热活化的. 高空气湿盐和/或酸雨(高硫酸盐, 硝酸盐)和臭氧加速水解和降解树脂系统和加速颜色变化,由于颜料的酸攻击.

到目前为止,影响高分子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气进行. 相应的, 达到优良的风化效果, 避免或至少最小化聚合物中更容易被氢提取的官能团. 以下是活性亚甲基的官能团抗氧化降解的一般顺序 (- CH2)在双键之间或与胺基团相邻是最差的:

活性亚甲基抗氧化降解的官能团顺序-在勘探者知识中心了解更多关于测试涂层风化的信息.

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,其次是芳香族含量高的树脂体系, 胺基是最不持久的. 后一种类型包括芳香环氧树脂.

的特点 紫外线稳定剂 包括吸收和淬火. 紫外线吸收剂 在聚合物系统吸收的波长区域吸收辐射,从而起到保护树脂不降解的作用. 理想情况下,UV稳定剂应该在295到380nm的UV区域具有较高的吸收率,以保护聚合物不被降解. 最有效的紫外线稳定剂也更持久,从而确保更长的寿命,一旦纳入涂料系统.

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.
2 -羟基二苯甲酮的化学式

抗氧化剂 被分为两组预防性的(过氧化物分解物和断链抗氧化剂). 过氧化物分解物包括硫化物和亚磷酸盐. 断链抗氧化剂破坏链的传播步骤 自氧化. 有机物质与氧分子发生反应的过程叫做 “自然氧化“. 自氧化 是由热引起的, 光(主要是紫外线区域), 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, 反应并导致聚合物的降解,如下所示:

自氧化循环图像:降解-在知识中心了解有关如何测试涂层风化的更多信息.

受阻胺光稳定剂 (哈尔斯)既可作为断链抗氧化剂,也可作为过渡金属的络合剂. 对于提供优异耐久性能的涂料,其 水解 通常比光氧化低很多.

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体系都含有颜料(包括用于外部汽车面漆的底漆/清漆体系); 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, 可接受的遮盖所必需的颜色要求和膜厚(基材上的颜色均匀性).

在涂料体系中,依赖于颜料对光稳定性的保护, 耐久性更依赖于相对较小的PVC变化. 颜色和风化作用之间的关系可能非常复杂. 例如, 深色往往会吸收更多的辐射能,因此不使用太阳反射颜料的深色的吸热系数更高, 导致暴露于外部辐射能的涂层温度升高:

在阳光下使用传统颜料的有机涂层基材的热积累图表-在勘探者知识中心了解有关测试涂层风化的更多信息.

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不被降解. 因此,在较高温度下使用易于氧化降解的树脂系统将提供较差的风化性,特别是深色.

颜料的选择 一类颜色对一类聚合物的耐久性有很大的影响. 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 作为一个类别,它们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. 由于这些色素被完全氧化,所以它们非常耐化学物质和氧化. 正如许多明亮的颜色所需要的 有机颜料,这类颜料是必需的. 许多 有机颜料 能提供优异的抗外部退化和广泛用于汽车底漆.

如何评价涂层的风化性

最好的方法是 评价风化 是靠自然曝光的颜色吗, 环境, 光泽度和曝光角度的涂料将使用. 由于这对于新涂料的引入是不实际的,加速风化是必要的.

南佛罗里达风化通常是最被接受的方法来确定加速自然风化涂层. 例如:汽车应用中水平向南5度,建筑应用中水平向南或向北分别为45度或90度.

海洋环境也常用于涂料系统,以评估防腐或抗生物生长. 尽管南佛罗里达的风化作用很好地说明了预计的耐久性, 人们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, 高温.

其他一些常用的测定加速风化的方法包括ASTM D 4587 (QUV风化)和ASTM G155/ASTM D7869(氙弧). 这些加速风化装置提供了强烈紫外线光循环的组合, 高温高湿. 有许多文章详细介绍了与自然风化作用的相关性或缺乏相关性,包括声称能提供与自然风化作用更好相关性的新仪器和工艺.

带日光滤镜的氙气图-在勘探者知识中心了解更多关于如何评估涂层风化的信息.
涂层风化结果图表-在勘探者知识中心了解更多关于如何评估涂层风化的信息.

资料来源和进一步阅读:

化学涂料咨询来源