光照:阳光中紫外线是造成产品光降解和光老化的主要原因,这是因为波长越短,能量越高,穿透能力也越强。而在太阳光谱中(如下图),紫外线恰好是属于波长较短的波。
光老化的本质是光致化学键断裂与自由基链式反应共同作用的结果
2. 自由基的链式反应:断键产生高活性自由基(如·R),迅速与氧气反应生成过氧自由基(ROO·),攻击邻近分子链,引发氧化降解循环。此过程导致树脂骨架断裂,漆膜强度下降。
3. 颜料/填料的催化作用:某些颜料(如钛白粉)在紫外线下激发电子,产生活性氧(ROS),加速树脂氧化。实验显示,含劣质填料的涂层粉化速率可提高3倍以上。
二、高温
当温度升高时,光的破坏作用也将随之增大,尽管温度不影响主要的光致化学反应,但却影响后续的化学反应,实验室常通过升温的方法来加速老化。温度是分子运动的催化剂。
热活化反应:温度每升高10℃,光氧化反应速率提高2–3倍。高温促使树脂分子热运动加剧,分子链更易被自由基攻击,聚碳酸酯在60℃下老化速率较25℃时提升近5倍。
雨水溶解空气中的SO₂、NOx形成酸雨(pH<5.6),不仅直接腐蚀漆膜,还催化氧化反应。酸雨频发地区车辆顶部常出现蚀坑与褪色。
以上这三个因素中的任何一个都将导致材料老化,而在材料实际使用环境中三者或者更多环境应力往往同时发生,对材料造成的危害大于任何一种因素单独作用时产生的危害。因此为了评估产品在实际使用过程中的寿命,通常采用特定实验室光源加速老化试验来评估光、热、湿度对材料物理、化学和其他性能的影响,从而保证产品的质量。
紫外老化试验主要包括光照、冷凝和喷淋三种模式。光照阶段用于模拟自然环境中的白天,光照时可以控制光照强度、温度;冷凝阶段用于模拟夜晚样品表面结露的现象,冷凝阶段关闭紫外灯(黑暗状态),只控制试验温度;喷淋阶段通过向样品表面持续喷水模拟下雨的环境。
常见UV灯管类型有3种,分别为UVA-340,UVA351和UVB313,所有灯管发出的光均为紫外光,但其光谱分布和发出光的总能量不同,因此在试验时应根据实际情况选择合适的灯管进行模拟试验。
本文来源于涂装靓丽人生,作者:缘步晨曦
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