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紫外加速老化試驗解決方案|建築外牆防護塗層耐久性評估

發布於:2022-08-16

外牆表麵經曆了退化的環境條件,如 強烈的紫外線照射、雨水和溫度波動,導致老化。 塗料是低成本的解決方案,可提供數十年的保護,並防止建築物的重大維修費用。 塗料是低成本的解決方案,可以為建築物提供幾十年的保護並防止大量的維修費用。 塗料必須能夠抵禦紫外線,減輕水的損害,並表現出所需的靈活性以保持 塗料必須能夠抵禦紫外線,減輕水的損害,並表現出必要的靈活性,以保持與尺寸不穩定的基材(即木材)的粘附性,因為它們在一天中經曆了熱膨脹和收縮 塗料必須能夠抵禦紫外線,減輕水漬,並在尺寸不穩定的基材(即木材)經曆熱膨脹和收縮的過程中保持必要的靈活性。

巴斯夫通過加速熱循環晶粒裂紋和拉伸測試研究了漆膜力學,旨在將漆膜性能與外部曝曬老化數據相關聯。在本文中,我們展示了加速老化後的附著力,結合拉伸伸長率測試,可用於模擬戶外自然老化效果。

加速老化後的拉伸強度和伸長率測試

在現實世界中,來自太陽的紫外線和水可以結合起來,隨著時間的推移改變漆膜的機械性能。通常情況下,基材的流動性、塗層尺寸的不穩定性(由靜力學和熱膨脹驅動)以及紫外線產生的自由基的頻率增加都會加速塗層的損壞。因此,通常使用幾種加速的風化條件來模擬自然風化。本節介紹了QUV,或鹽霧箱的方法,應用於試樣,分別研究紫外線和水的損害。

經過QUV紫外加速老化試驗後的試樣

拉伸測試試樣按照實驗設置中的描述進行準備,然後將試樣放在QUV箱中。為了將光降解效應與水損害隔離開來,在此過程中沒有使用冷凝循環。在七天的紫外線照射後,將試樣從QUV箱中取出,讓其在受控的溫度和濕度室(23°C,50%)中平衡,然後用拉伸延伸率測試。圖7顯示了四年暴露後的顆粒開裂等級與七天QUV後的室溫斷裂應變。我們可以看到,圖中仍然沒有表現出強烈的相關性。

圖7-4年暴露後的紋路開裂等級與7天QUV後的斷裂應變

鹽霧箱曝光後的樣品

在這項研究中,使用內部開發的霧箱方法來模擬塗層的水損壞。在霧箱內,水霧從頂部連續噴出,所有試樣均水平放置在一塊聚烯烴基材上。在霧箱中放置 7 天後,將試樣從霧箱中取出,在控製溫度和濕度的房間(23°C,50%)中老化 1 天,然後進行拉伸伸長率測試。圖 8顯示了暴露四年後的晶粒開裂等級與霧箱中 7 天後的室溫斷裂應變的關係。同樣,圖中沒有顯示出很強的相關性。

圖8-暴露四年後的紋路開裂等級與霧化箱中七天後的斷裂應變

開發預測穀物開裂的新方法

如上所示,沒有單一的拉伸伸長率或加速老化試驗與晶粒破裂有明確的相關性。在現實世界中,塗層的失效更可能是不同失效模式的組合效應。實驗設置部分中的所有實驗室測試都在一個單一條件下探索失敗;因此,任何單一條件測試結果與現實世界之間的相關性都很弱也就不足為奇了。在本節中,我們結合了拉伸強度和伸長率測試變量以及水處理後的附著力部分的結果,並使用 MLR 來擬合晶粒開裂等級。當我們在回歸擬合中考慮所有因素時,我們發現了良好的相關性。

使用了不同加速老化和測試條件下的應力和斷裂應變(如外部暴露、拉伸伸長率測試和拉伸伸長率測試變量部分所述)、附著力等級(如統計數據分析部分所述)和擺錘硬度作為適合17種商業塗料的實際顆粒開裂等級的因素。同樣,數據通過統計分析軟件 Modde 使用其 MLR 模型進行分析。表 3列出了晶粒開裂的重要因素,圖10顯示了它們在 MLR 擬合中的係數。與拉伸伸長率測試變量和統計數據分析部分中討論的單因素效應相比,多因素回歸模型改進了擬合,預測的 R 平方 (Q 2 ) 為 0.879。圖11顯示了觀測和模型預測之間的良好一致性。

圖9-暴露四年後的紋路開裂等級與七天霧箱後的附著力。

令人鼓舞的是,結合幾個測試結果為穀物開裂等級提供了一個更好的擬合,這是單一的實驗室測試所不能實現的。這些結果可能指導我們找到一種潛在的方法來預測自然風化條件下的穀物開裂。不幸的是,使用係數來研究因素的影響是有限的,因為有些因素是相關的(多共線性)。例如,預計新鮮試樣的斷裂應變與QUV暴露7天後試樣的斷裂應變相關,如圖12所示。當我們在模型擬合中包括相關因素時,無法通過係數研究每個單獨因素的貢獻。然而,如果該模型是有效的,它仍然可以作為晶粒開裂的預測器。

總結和結論

有效的外牆木器塗料如果能夠抵抗開裂和基材附著力損失,則可以顯著延長木材基材的使用壽命。在小的位點內,木器塗料會在塗料和木材的界麵處經受巨大的尺寸應力,溫度和吸濕量不同。薄膜柔韌性是外牆木器塗料的必要條件,但在不同條件下測量的這種柔韌性與現實世界曝光的直接相關性非常弱。

我們的兩個塗料開發研究小組的單獨研究表明,來自多個實驗室和加速測試方法的結果非常混亂,並且不會產生容易解讀的趨勢。通過測量多種條件下的拉伸伸長率以及對水處理表麵的附著力和薄膜硬度,我們能夠建立一個非常適合的預測模型。然而,由此產生的模型目前僅限於單一商業塗料研究的範圍。此外,需要對其他測試方法、油漆和暴露參數進行重大驗證和擴展,以將預測模型發展到可以成為開發高性能外牆木器塗料的有用工具的程度。