防腐涂层人工老化(耐候性)试验方法
1定义、目的及意义防腐涂层的人工老化试验是耐候性试验的重要组成部分之一。耐候性试验是指防腐涂层（也包括各种材料，尤其是以聚合物为基础的各种人工合成材料，这里以防腐涂层代表）抵抗阳光、潮湿、雨、露风、霜等霜等气候条件的破坏作用而保持原性能的能力。
防腐涂层在实际使用的过程中受到各种自然环境因素的作用，造成其物理化学和机械性能发生不可逆的变化并最终导致防腐涂层破坏的现象，称为防腐涂层老化。常见的防腐涂层老化的现象有：变色（褪色）、失光、粉化、起泡、生锈、裂纹、剥落等。由于涂料的质量除了取决于各项物理性能指标外，更重要的是其使用寿命，即涂料本身对大气的耐久性。这种耐候性最能体现涂料的真正实用价值，是该涂料各种技术指标的综合表现，故对涂料进行耐候性试验是必要的。防腐涂层耐候性试验分天然老化试验和人工气候老化试验两种，天然老化试验是将样板曝露于户外自然条件下，观察防腐涂层性能逐渐发生的变化，而人工气候老化试验是将把样板放在能模拟户外诸影响因素的人工气候老化机中曝露，观察防腐涂层性能逐渐发生的变化。
2检验方法介绍
由于涂层最终是在自然环境下使用，所以自然气候曝露试验(天然老化试验)是评估样板真实耐久性的最可靠方法，也是发展可靠的实验室加速老化技术依据和参照系统。所以需要先了解自然气候曝露试验，也称户外曝露试验的概况。
2.1自然气候曝露试验原理
自然气候曝露试验(天然老化试验)指在各种自然环境下研究大气各种因素对防腐涂层所起的老化破坏作用，通过对试验期间及试验结束后样板的外观检查以评定其耐久性，也可以在曝晒过程中或曝晒结束后进行防腐涂层的物理机械性能的测试。试验根据大气种类可分为普通大气、工业大气和海洋性大气；根据气候特征可分为寒冷气候、寒温高原气候、亚湿热气候、亚湿热工业气候、湿热气候、干热气候等。而曝露方法又可分为朝南45℃、当地纬度、垂直纬度及水平曝露等。目前国际上通行的典型气候条件为美国的佛罗里达亚热带气候和亚利桑那沙漠气候，这里均建有世界的曝晒场。这是因为位于美国南部的佛罗里达具有：光照强、强紫外线、潮湿时间长、湿度大、气候严酷的特点。而亚利桑那沙漠气候是：高热、紫外线强、低湿度。与佛罗里达比较，年光照要高20%，最高气温要高15ºC，最高黑板温度要高20ºC，而且日温差也相当大。我国与美国纬度相近以上两个气候条件有相当的参考价值。
2.2天然曝晒场的建立：
曝晒场应建立在平坦、空旷的地方，周围无高大障碍物，使样板能充分受到该地区各种大气因素的作用，附近应无工厂烟囱和能散发大量腐蚀性气体的设施，以避免局部严重污染的影响。盐雾气候曝晒场应建在海边或海岛岛上。曝晒场应具有必需的气象观测没备和各种样板涂层检查仪器及洗手池、上下水、照明电灯设施。气象资料的观测设备应视曝晒场环境、规模和人力、财力而定，若临近有气象台(站)者，可直接采用当地气象台(站)的数据。气象资料主要包括：气温、湿度、日照时效、太阳辐射量、降雨量、风速、风向等。曝晒架应采用不影响试验结果的材料制成，如木材、铝合金、或经涂刷防腐涂料的钢材制成，其结构力求坚固耐用，经得起当地风力吹刮，并能自动调节曝晒角度。
2.3样板的检查方法
GB／T9276-1996中规定以年和月作为曝露试验的时间单位，如无特殊规定，投试三个月内每半个月检查一次，三个月后至一年，每月检查一次，超过一年后，每三个月检查一次。由于涂料品种的要求不同以及曝晒地区破坏速度的不同，检查周期可根据情况适当变更：规定的检查项目包括失光、变色、裂纹、起泡、斑点、生锈、泛金、沾污、长霉和脱落等。检查方法主要有仪器法和目测法两种，其中光泽和颜色测试，可按GB/T9754、GB／T9761和GB/T11186．2进行，涂层的老化评价按GB／T9277进行。
2.4影响自然气候曝露试验结果的因素
2．5气候
我国国土面积广大．气候类型复杂，从南到北、从东到西气候条件均不一样，往往同一个涂料配方在不同地区使用其性能差异很大。如：同样的醇酸样品采用同样的施工工艺，经同时在天津、上海、武汉、重庆、广州、海南岛等地进行曝晒，可发现天津的样板破坏最慢，武汉、上海居中，重庆、广州、海南岛等地破坏最快，而在重庆、广州、海南岛等地中又以海南岛的样板破坏最厉害。而海南岛的气候条件类似典型的佛罗里达亚热带气候条件。
2．6季节
样品的耐候性试验结果除与气候、地区有关外，曝晒季节对其影响也很大。春夏秋冬四个季节，就对样板防腐涂层破坏的紫外光辐射来讲，春季、夏季的紫外光辐射强度以及平均日照均远远超出秋、冬两个季节。正因为季节不同，样板经历的气候条件不同，因此防腐涂层的破坏也不同。对于自干型的涂料，在春季曝晒时，由于防腐涂层尚未完全坚实，就受到温差的急剧变化而引起防腐涂层变形；接着在夏季又遭受到强烈的紫外光照射或大量的雨水侵蚀而进一步造成破坏。在秋季曝晒时，由于气温较平稳，紫外光也日趋下降，致使新涂的防腐涂层能有一段继续坚硬的过程，从而经得起来年的大气破坏作用。实际试验也证实厂这点：春季晒板破坏最快，秋季晒板破坏最慢，其顺序是：春＞夏＞冬＞秋。即：样板曝露试验的结果随投试季节的不同而异。
2．7曝晒角
曝晒角度对涂料的耐久性影响也是需要考虑的，因为在大气老化中，光是一个最重要的因素，因此应该尽量设法以最合适的角度来限度地利用太阳能。经试验发现在短期曝晒过程中及为了加速样品的破坏，每年的上半年可采用春、夏季最热角度(￠-25°，其中￠为当地纬度)；下半年可调节成秋、冬季最热角度(0．893￠+24°)；这样易于快速地获得天然曝晒试验结果。对于需要连续曝晒几年或因条件所限而不考虑来回调整角度的，则应采取当地纬度(￠)最为适宜，以使样品比其他角度能受到更多的和更长的时间光照。
2．8人工气候老化和人工辐射曝露试验
2．9．1人工气候老化和人工辐射曝露试验原理
自然气候曝露试验虽可真实反映某地区某阶段的环境条件对材料和产品的影响，但它会受到试验条件诸多不确定因素的影响。即：自然环境随季节、气象、地理、地形的变化其自然曝晒的影响也随之变化，更主要因为样板试验周期太长，出于经济、竞争及缩短老化试验周期需要的考虑，许多产品标准中均规定了人工气候老化试验来考核其耐候性能。人工气候老化试验是基于大量自然气候曝露试验的结果中找出的规律，找出气候变化因素与涂层破坏之间的关系，目的是在实验室内模拟自然气候作用或在(窗)玻璃下试验所发生的老化过程。与自然气候老化相比，人工气候老化仅涉及了几个有限的因素(太阳光、湿气、热)，这些因素易于控制及强化从而起到加速老化试验的作用，并通过对试验期间及试验结束后的样板的观察来评定其耐候性。但对空气污染、生物侵蚀、和盐雾暴露造成的破坏无意模拟。
正确的人工模拟设备主要应有以下几点必须注意：
a.与户外环境精确匹配
b.不改变降解机理,与户外暴晒具有相关性
c.可重复性和可再现性
e.要素的独立控制
f.与真实时间相比具有加速性
3.0试验中的有关因素
3．1光源
从国内外已有的试验来看，太阳光是涂层老化中的一个很重要的因素。太阳光的光谱主要可分为紫外线区、可见光区、红外线区三个区域；经测定在晴天赤道正午海平面的太阳辐照能分布如下：
表1太阳辐照能的分布
光谱分布 光谱波长nm 辐照能量％
紫外线区(UV) 295-400 4
可见光区 400～700 43
红外线区 700—2500 53