不同環境試驗條件對涂層附著力的影響

錢雪偉，顧煒，潘建飛，孫福才

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

引言

涂料技術的不斷發展，依賴涂料作為防護層的方案也日益增多，然而不同涂料的防護、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，往往通過試驗來考核其防護效果，實現成本與防護、裝飾效果的效益最大化。附著力作為涂層性能的重要指標之一，因其簡單實用易操作的特性，在方案選擇和防護驗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，在經過不同的環境條件試驗后，所展現出來的附著力性能，來研究環境條件試驗對附著力性能的影響。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

本次用于試驗的樣板，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。

1.2 試驗方法

本次試驗一方面參考了某自主品牌外飾油漆的企業標準，同時也進行了部分修改及增加試驗項目。

附著力試驗選用ERICHSEN的430P設備，劃痕間距為2 mm，劃痕數量為11*11（圖1），然后粘貼3M 898膠帶進行撕離，通過檢查劃格區域油漆脫落面積來考察附著力結果[1]。

在環境條件試驗前，對樣板某一區域進行了第一次附著力試驗并檢查結果。然后將樣板整體進行環境條件處理，處理后再次用膠帶考察初始劃格區域的附著力情況，在其他區域也進行劃格附著力試驗。環境試驗條件如下：

1.2.1 恒定濕熱

模擬油漆長期處于高溫高濕狀態。

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

1.2.2 耐水

模擬油漆長期處于泡水狀態。

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。

涂層樣板在（40±3） ℃，約100 %RH的環境中存放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。

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

1.2.5 UV老化[4]

模擬油漆長期處于交替性的強烈紫外光照射和黑暗冷凝狀態。

圖1 劃痕示意圖

圖2 UV老化后試驗結果

表1 不同環境條件試驗前后的附著力結果一覽表

涂層樣品按照下列條件進行：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，試驗總時間：1 000 h。

1.2.6 水沖擊

模擬高溫環境中的高壓洗車情況

涂層樣板在90 ℃環境中存放4 h，取出后立即進行水沖擊，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 °，噴射時間30 s；以上為一個循環，共進行2個循環。

2 試驗結果與分析

2.1 環境試驗前附著力測試

本次試驗首先對所有樣板進行了第一次附著力測試，試驗結果見表1。由試驗可以得出，本輪試驗所用的樣板在環境條件試驗前的附著力性能均表現良好，各涂層均無脫落現象，滿足后續環境試驗的對比要求，同時劃格區域在后續試驗過程種作為模擬實際使用情況下的劃傷區域一同進行環境條件試驗并進行后續比對。

2.2 環境試驗后附著力測試

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

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

2）耐水、冷凝水、UV老化、水沖擊環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，初始劃格區域附著力結果比其他區域結果較差，表明受損傷的涂層更容易受到環境條件的影響而導致性能下降。在平時使用過程中一定要注意油漆的防護，避免刮傷。

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

5）耐水環境條件比較與某車企標準要求進行了修改，測試時間大幅延長，增加了測試的嚴酷程度，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 結語

涂層附著力的優劣是影響涂層對基材保護能力的重要因素，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。本文通過試驗設定6種不同的環境老化條件，同時配合不同的嚴酷程度，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，為后續在試驗項目、嚴酷程度等方面的選擇提供依據。同時也建議在日常生活過程中遇到產品表面有劃傷痕跡，應盡快進行修復，不要讓劃傷區域泡在水中，避免強烈紫外線的照射，可適當提高涂層附著力，延長產品使用壽命。