不同環(huán)境試驗(yàn)條件對涂層附著力的影響

錢雪偉，顧煒，潘建飛，孫福才

（1.嘉興威凱檢測技術(shù)有限公司，嘉興 314000； 2.威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

涂料技術(shù)的不斷發(fā)展，依賴涂料作為防護(hù)層的方案也日益增多，然而不同涂料的防護(hù)、裝飾效果和成本之間存在著較大差距，在效果和成本之間的博弈過程中，往往通過試驗(yàn)來考核其防護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)成本與防護(hù)、裝飾效果的效益最大化。附著力作為涂層性能的重要指標(biāo)之一，因其簡單實(shí)用易操作的特性，在方案選擇和防護(hù)驗(yàn)證過程中被廣泛使用。本文將通過使用相同基料和加工工藝完成的樣板，在經(jīng)過不同的環(huán)境條件試驗(yàn)后，所展現(xiàn)出來的附著力性能，來研究環(huán)境條件試驗(yàn)對附著力性能的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

本次用于試驗(yàn)的樣板，選用了目前某自主品牌較為暢銷車型的外飾油漆產(chǎn)品，以PP+EPDM+FILLERS為基材，用相同的表面處理工藝噴涂底漆+色漆+清漆，總厚度控制在60～120 μm范圍內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)一方面參考了某自主品牌外飾油漆的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也進(jìn)行了部分修改及增加試驗(yàn)項(xiàng)目。

附著力試驗(yàn)選用ERICHSEN的430P設(shè)備，劃痕間距為2 mm，劃痕數(shù)量為11*11（圖1），然后粘貼3M 898膠帶進(jìn)行撕離，通過檢查劃格區(qū)域油漆脫落面積來考察附著力結(jié)果[1]。

在環(huán)境條件試驗(yàn)前，對樣板某一區(qū)域進(jìn)行了第一次附著力試驗(yàn)并檢查結(jié)果。然后將樣板整體進(jìn)行環(huán)境條件處理，處理后再次用膠帶考察初始劃格區(qū)域的附著力情況，在其他區(qū)域也進(jìn)行劃格附著力試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)條件如下：

1.2.1 恒定濕熱

模擬油漆長期處于高溫高濕狀態(tài)。

涂層樣板在（50±2） ℃，（93±5） %RH的環(huán)境條件下存放336 h。

1.2.2 耐水

模擬油漆長期處于泡水狀態(tài)。

涂層樣板浸沒在40 ℃的去離子水中并保持720 h。

1.2.3 冷凝水[2]

模擬油漆長期處于高濕且表面凝露狀態(tài)。

涂層樣板在（40±3） ℃，約100 %RH的環(huán)境中存放336 h，樣板表面形成凝露。

1.2.4 氙燈光照[3]

模擬油漆長期處于戶外光照和頻繁淋雨的濕熱狀態(tài)。

涂層樣板按照下列條件進(jìn)行：濾光器為日光濾光器，輻照度：0.50 W/(m2·nm)@ 340 nm，黑標(biāo)溫度：（65±2） ℃，相對濕度：（65±5） %RH，噴水循環(huán)：102 min不噴水，18 min噴水，試驗(yàn)總時(shí)間：1 000 h。

1.2.5 UV老化[4]

模擬油漆長期處于交替性的強(qiáng)烈紫外光照射和黑暗冷凝狀態(tài)。

圖1 劃痕示意圖

圖2 UV老化后試驗(yàn)結(jié)果

表1 不同環(huán)境條件試驗(yàn)前后的附著力結(jié)果一覽表

涂層樣品按照下列條件進(jìn)行：UVB-313，輻照度1.05 W/m2（310 nm），光照階段：60 ℃，4 h，冷凝階段：50 ℃，4 h，試驗(yàn)總時(shí)間：1 000 h。

1.2.6 水沖擊

模擬高溫環(huán)境中的高壓洗車情況

涂層樣板在90 ℃環(huán)境中存放4 h，取出后立即進(jìn)行水沖擊，沖擊條件：壓力（12±0.3）MPa，噴嘴：2 506，水溫為室溫，噴射距離100 mm，噴射角度90 °，噴射時(shí)間30 s；以上為一個(gè)循環(huán)，共進(jìn)行2個(gè)循環(huán)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境試驗(yàn)前附著力測試

本次試驗(yàn)首先對所有樣板進(jìn)行了第一次附著力測試，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由試驗(yàn)可以得出，本輪試驗(yàn)所用的樣板在環(huán)境條件試驗(yàn)前的附著力性能均表現(xiàn)良好，各涂層均無脫落現(xiàn)象，滿足后續(xù)環(huán)境試驗(yàn)的對比要求，同時(shí)劃格區(qū)域在后續(xù)試驗(yàn)過程種作為模擬實(shí)際使用情況下的劃傷區(qū)域一同進(jìn)行環(huán)境條件試驗(yàn)并進(jìn)行后續(xù)比對。

2.2 環(huán)境試驗(yàn)后附著力測試

環(huán)境條件試驗(yàn)后，對初始劃格區(qū)域再次粘膠帶并撕離考核附著力情況。對其他完好區(qū)域劃格粘膠帶并撕離考察附著力情況，測試結(jié)果見表1。下面為對結(jié)果的分析：

1）恒定濕熱和氙燈光照條件處理后附著力結(jié)果均未變差，對油漆的影響相對較小，均能滿足設(shè)計(jì)的需求。

2）耐水、冷凝水、UV老化、水沖擊環(huán)境條件處理后的附著力性能均有不同程度的變差，對油漆影響相對較大。其中UV老化的附著力結(jié)果最差，表明紫外線照射對涂層的附著力影響很大。

3）冷凝水和水沖擊條件處理后的附著力測試，初始劃格區(qū)域附著力結(jié)果比其他區(qū)域結(jié)果較差，表明受損傷的涂層更容易受到環(huán)境條件的影響而導(dǎo)致性能下降。在平時(shí)使用過程中一定要注意油漆的防護(hù)，避免刮傷。

4）恒定濕熱和冷凝水條件處理進(jìn)行比較，在溫度和濕度接近，時(shí)間相同的情況下，冷凝水的初始劃格區(qū)域附著力結(jié)果比恒定濕熱差，表明一旦在油漆的劃傷區(qū)域形成凝露，就會對涂層附著力產(chǎn)生較大的影響。在實(shí)際使用過程中，盡量避免劃傷的油漆浸在水中。

5）耐水環(huán)境條件比較與某車企標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了修改，測試時(shí)間大幅延長，增加了測試的嚴(yán)酷程度，對附著力性能的影響也較明顯。

6）氙燈光照和UV老化條件處理進(jìn)行比較，采用光輻射+高溫+高濕（噴水或冷凝）的條件處理，UV老化后的附著力結(jié)果明顯差于氙燈光照，表明輻射光譜中的紫外波段對油漆性能有很大的影響。

3 結(jié)語

涂層附著力的優(yōu)劣是影響涂層對基材保護(hù)能力的重要因素，也是影響外觀裝飾的重要因素，然而各種環(huán)境老化條件對涂層附著力性能有重要的影響。本文通過試驗(yàn)設(shè)定6種不同的環(huán)境老化條件，同時(shí)配合不同的嚴(yán)酷程度，模擬正常使用和模擬劃傷情況，以考察涂層附著力性能的下降情況，為后續(xù)在試驗(yàn)項(xiàng)目、嚴(yán)酷程度等方面的選擇提供依據(jù)。同時(shí)也建議在日常生活過程中遇到產(chǎn)品表面有劃傷痕跡，應(yīng)盡快進(jìn)行修復(fù)，不要讓劃傷區(qū)域泡在水中，避免強(qiáng)烈紫外線的照射，可適當(dāng)提高涂層附著力，延長產(chǎn)品使用壽命。