建筑涂料的外部抗沾污性評估方法：QUV紫外老化測試

發(fā)布于：2022-08-15

ASTM 油漆和相關(guān)涂料、材料和應(yīng)用委員會 (D01.42) 的建筑小組委員會與工業(yè)合作伙伴合作，研究了一種加速實驗室方法來評估建筑涂料的外部抗沾污性。

一項同時進行的外部暴露研究在美國各地 7 個不同氣候的地點對 7 種商業(yè)涂料進行了 36 個月。加速實驗室方法探索了多個變量，包括涂層的干燥時間和QUV曝光時間。

建筑涂料戶外老化測試

對于外部研究，為了了解多個變量及其相互作用對最終響應(yīng)的影響，應(yīng)用了穩(wěn)健的統(tǒng)計方法，利用具有固定和隨機效應(yīng)的混合模型來解釋重復(fù)測量分析和標準最小二乘線性回歸。最后，比較了實驗室和外部兩種方法的結(jié)果，以了解總體趨勢的相似性。

介紹

ASTM D01.42 分委員會負責油漆和涂料的測試方法，耐沾污性 (DPUR) 是外墻涂料的重要性能屬性。隨著全球涂料行業(yè)對可持續(xù)性的重視程度不斷提高，減少低 VOC 乳膠漆中的揮發(fā)性有機化合物 (VOC) 成為行業(yè)當務(wù)之急。

涂料行業(yè)通常使用非揮發(fā)性聚結(jié)劑和低 T g聚合物，減少對聚結(jié)劑的需求，導致涂料特別容易積聚難看的污垢。通過自然風化評估 DPUR 既昂貴又耗時。1,2由于 DPUR 也是氣候和空氣質(zhì)量的函數(shù)，因此仔細協(xié)調(diào)跨多個地理位置的暴露數(shù)據(jù)收集是數(shù)據(jù)質(zhì)量和后續(xù)分析和解釋的關(guān)鍵。

ASTM D01.42 分委員會致力于開發(fā)一種與自然暴露密切相關(guān)的加速 DPUR 標準方法。在加速方法開發(fā)的早期，為了比較目的，生成自然風化吸塵數(shù)據(jù)被認為是至關(guān)重要的。

外部暴露于 2015 年 6 月開始，到 2019 年 4 月完成。每項研究都積累了三年的數(shù)據(jù)。風險敞口和數(shù)據(jù)收集在多個地理位置進行了仔細實施，以確保用于分析和解釋的高數(shù)據(jù)質(zhì)量。一項初步的實驗室研究證實了所提議的加速 DPUR 方法與自然外部暴露的相關(guān)性。

這項工作的完成依賴于數(shù)家涂料公司和原材料供應(yīng)商的廣泛參與，本文末尾的致謝中對此進行了總結(jié)。除了個人貢獻外，還投入了大量的企業(yè)資源來支持這項合作研究。參與的公司包括阿科瑪、ASTM 實驗室間研究計劃、Atlas、Azelis Americas、波音、陶氏化學公司、伊士曼化學公司、馬歇爾實驗室、PPG 工業(yè)、宣威威廉姆斯公司和瓦克。

實驗過程

材料

選擇并購買了七種匿名商業(yè)白色基礎(chǔ)涂料，用于自然暴露和加速實驗室測試。每種涂料的樣品都被運送到參與的實驗室，并期望在未來的實驗室間研究中使用相同的涂料來驗證加速方法。選擇油漆代表三種光澤類別（半光、緞面和平光）以及兩種質(zhì)量類別（標準和優(yōu)質(zhì)）。油漆說明總結(jié)在表 1中。

表1油漆類型說明

使用QUV進行DPUR測試方法

用于測試 DPUR 的加速實驗室方法是使用在鋁板上涂下測試涂層，然后是涂層的實驗室條件固化時間、標準 QUV 暴露期和應(yīng)用水性污垢漿料來進行的。然后用水清洗弄臟的面板，并使用反射率測量來確定涂層保留污垢的趨勢。

使用的基板是10 × 15 cm 的鋁板。使用下拉式涂抹器工具來產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。固化時間和 QUV 暴露時間各不相同。固化時間在室溫下為 1 天或 7 天，而 QUV 調(diào)節(jié)持續(xù)時間為 1 天或 5 天。

實驗中使用的污垢漿是棕色氧化鐵顏料的水分散體。在自來水下輕輕攪拌清潔面板。在每種測試條件下為每種油漆制備兩個復(fù)制板。Y 反射率 (45/0) 和 L * a * b * (D65/10 CIE SPIN) 是在面板被弄臟之前和清潔泥漿應(yīng)用之后測量的。ΔY（初始 Y-最終 Y）和 ΔL *（初始 L * -最終 L *）值是根據(jù)讀數(shù)計算得出的。較大的 ΔY 或 ΔL *值表示較高的污垢收集和較差的污垢吸收阻力。

用于評估 DPUR 的涂料自然老化

為 ASTM 研究實施了自然風化，涂料暴露在由不同組織和人員管理的七個不同地點。因此，很難用單一的方法來描述外部測試，并且可能存在未知的不受控制的變量。

該研究的暴露地點包括美國各地的設(shè)施，這些設(shè)施具有代表美國東北部、中東、東南部、中部、西南和西北部地區(qū)的各種氣候。為了管理基材和油漆應(yīng)用技術(shù)的差異，所有油漆都從單一來源的單一位置應(yīng)用于面板。油漆被涂在 102 × 305 厘米的鋁板上。

使用下拉式涂抹器工具來產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。干燥的面板被運送到這些地點，目的是在油漆應(yīng)用后一周內(nèi)開始自然暴露。

面板以四個方向暴露：水平向上 5° 朝南 (S5)、45° 角朝南 (S45)、垂直朝南 (SV) 和垂直朝北 (NV)。面板在四個不同的開始日期暴露，旨在代表四個季節(jié)中的每個季節(jié)發(fā)生的油漆應(yīng)用：2015 年 6 月、2015 年 9 月、2015 年 12 月和 2016 年 4 月。

在九個時間間隔進行讀數(shù)，包括：0、1、3、6、12、18、24、30 和 36 個月。在每個時間間隔進行了多種測量類型，包括 Y 反射率 (45/0)、L * a * b * (D65/10 CIE SPIN)、光澤度 (20、60、80°)，以及主觀污垢和霉菌ASTM 方法 D3274。每個暴露位置的結(jié)果由 ASTM ILS 委員會收集，并為暴露位置匿名進行編碼。