涂层在户外,经
日晒
雨淋
凝露
寒暑交替
污气侵蚀
等诸因素的反复作用,逐渐老化变质、失光、粉化、开裂、剥落,失去装饰和保护功能。
因此涂层的耐候性,不仅涂料厂家极为重视,而且涂料的使用公司也很关注,有专门的科技人员进行测试研究。
户外引起涂层老化的诸因素中,当以
日光和雨露
引起的光氧化和水解最为重要。
日光的辐射经过大气层中的
空气分子
臭氧
尘埃
水分
等的吸收和散射,它的短波部分不能射入,仅波长为290nm以上的光波才能透入地面,其中波长为290-400nm部分的辐射为紫外线,400-700nm部分为可见光,700nm以上为红外线。
太阳光谱的波长越短,其光量子的能量越大,更能引起光化学降解反应:
E =28650 / λ
波长λ,nm | 能量E,[kcal/(g·mol)] |
300 | 95.5 |
400 | 71.6 |
500 | 57.3 |
600 | 47.8 |
700 | 40.9 |
800 | 35.8 |
从上可见,紫外线的能量比可见光及红外线大。
在290-400nm间的紫外线只占阳光总辐射量的
4%
左右,但却是引起高聚物氧化降解的主要因素。
可见光和红外线虽能量较低,但在总辐射量中占比例较高,能使漆膜升温而加速氧化和水解。
日光之外的重要破坏因素是雨露,水分透入涂层内引起肿胀及加速破坏。漆膜中或底板上若含可溶性盐,会引起渗透压使漆膜鼓泡,甚至锈蚀。含氧的露水掺入漆膜会引起膜内氧化及水解,并溶出一些降解产物。
在低湿度下,紫外线对漆膜破坏较慢,在湿态下则失光粉化大为加速。
涂层表面形成水层的时间,凝露比降雨的时间更多,凝露是不可忽略的因素。
一般户外涂层每年有30%的时间是由凝露及雨水润湿的,即每年约有2900h之多。当然地区之间是有明显的区别的。
我们清晨检查曝晒架上的样板,经常可观察到满板的凝露,会加速老化。
将汽车喷漆板置于晴朗高原,紫外线强烈但湿度仅15%-20%,年降雨量仅6mm,经3个月曝晒漆膜几乎不降解。
同样漆板置于潮湿的地区,以黑、黄玻璃遮除紫外线,也几乎不老化。
但无玻璃遮滤则迅速粉化,证明天候老化必须日光与潮湿共同作用。
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