不同环境试验条件对涂层附着力的影响

钱雪伟，顾炜，潘建飞，孙福才

（1.嘉兴威凯检测技术有限公司，嘉兴 314000； 2.威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

涂料技术的不断发展，依赖涂料作为防护层的方案也日益增多，然而不同涂料的防护、装饰效果和成本之间存在着较大差距，在效果和成本之间的博弈过程中，往往通过试验来考核其防护效果，实现成本与防护、装饰效果的效益最大化。附着力作为涂层性能的重要指标之一，因其简单实用易操作的特性，在方案选择和防护验证过程中被广泛使用。本文将通过使用相同基料和加工工艺完成的样板，在经过不同的环境条件试验后，所展现出来的附着力性能，来研究环境条件试验对附着力性能的影响。

1 试验部分

1.1 试验材料

本次用于试验的样板，选用了目前某自主品牌较为畅销车型的外饰油漆产品，以PP+EPDM+FILLERS为基材，用相同的表面处理工艺喷涂底漆+色漆+清漆，总厚度控制在60～120 μm范围内。

1.2 试验方法

本次试验一方面参考了某自主品牌外饰油漆的企业标准，同时也进行了部分修改及增加试验项目。

附着力试验选用ERICHSEN的430P设备，划痕间距为2 mm，划痕数量为11*11（图1），然后粘贴3M 898胶带进行撕离，通过检查划格区域油漆脱落面积来考察附着力结果[1]。

在环境条件试验前，对样板某一区域进行了第一次附着力试验并检查结果。然后将样板整体进行环境条件处理，处理后再次用胶带考察初始划格区域的附着力情况，在其他区域也进行划格附着力试验。环境试验条件如下：

1.2.1 恒定湿热

模拟油漆长期处于高温高湿状态。

涂层样板在（50±2） ℃，（93±5） %RH的环境条件下存放336 h。

1.2.2 耐水

模拟油漆长期处于泡水状态。

涂层样板浸没在40 ℃的去离子水中并保持720 h。

1.2.3 冷凝水[2]

模拟油漆长期处于高湿且表面凝露状态。

涂层样板在（40±3） ℃，约100 %RH的环境中存放336 h，样板表面形成凝露。

1.2.4 氙灯光照[3]

模拟油漆长期处于户外光照和频繁淋雨的湿热状态。

涂层样板按照下列条件进行：滤光器为日光滤光器，辐照度：0.50 W/(m2·nm)@ 340 nm，黑标温度：（65±2） ℃，相对湿度：（65±5） %RH，喷水循环：102 min不喷水，18 min喷水，试验总时间：1 000 h。

1.2.5 UV老化[4]

模拟油漆长期处于交替性的强烈紫外光照射和黑暗冷凝状态。

图1 划痕示意图

图2 UV老化后试验结果

表1 不同环境条件试验前后的附着力结果一览表

涂层样品按照下列条件进行：UVB-313，辐照度1.05 W/m2（310 nm），光照阶段：60 ℃，4 h，冷凝阶段：50 ℃，4 h，试验总时间：1 000 h。

1.2.6 水冲击

模拟高温环境中的高压洗车情况

涂层样板在90 ℃环境中存放4 h，取出后立即进行水冲击，冲击条件：压力（12±0.3）MPa，喷嘴：2 506，水温为室温，喷射距离100 mm，喷射角度90 °，喷射时间30 s；以上为一个循环，共进行2个循环。

2 试验结果与分析

2.1 环境试验前附着力测试

本次试验首先对所有样板进行了第一次附着力测试，试验结果见表1。由试验可以得出，本轮试验所用的样板在环境条件试验前的附着力性能均表现良好，各涂层均无脱落现象，满足后续环境试验的对比要求，同时划格区域在后续试验过程种作为模拟实际使用情况下的划伤区域一同进行环境条件试验并进行后续比对。

2.2 环境试验后附着力测试

环境条件试验后，对初始划格区域再次粘胶带并撕离考核附着力情况。对其他完好区域划格粘胶带并撕离考察附着力情况，测试结果见表1。下面为对结果的分析：

1）恒定湿热和氙灯光照条件处理后附着力结果均未变差，对油漆的影响相对较小，均能满足设计的需求。

2）耐水、冷凝水、UV老化、水冲击环境条件处理后的附着力性能均有不同程度的变差，对油漆影响相对较大。其中UV老化的附着力结果最差，表明紫外线照射对涂层的附着力影响很大。

3）冷凝水和水冲击条件处理后的附着力测试，初始划格区域附着力结果比其他区域结果较差，表明受损伤的涂层更容易受到环境条件的影响而导致性能下降。在平时使用过程中一定要注意油漆的防护，避免刮伤。

4）恒定湿热和冷凝水条件处理进行比较，在温度和湿度接近，时间相同的情况下，冷凝水的初始划格区域附着力结果比恒定湿热差，表明一旦在油漆的划伤区域形成凝露，就会对涂层附着力产生较大的影响。在实际使用过程中，尽量避免划伤的油漆浸在水中。

5）耐水环境条件比较与某车企标准要求进行了修改，测试时间大幅延长，增加了测试的严酷程度，对附着力性能的影响也较明显。

6）氙灯光照和UV老化条件处理进行比较，采用光辐射+高温+高湿（喷水或冷凝）的条件处理，UV老化后的附着力结果明显差于氙灯光照，表明辐射光谱中的紫外波段对油漆性能有很大的影响。

3 结语

涂层附着力的优劣是影响涂层对基材保护能力的重要因素，也是影响外观装饰的重要因素，然而各种环境老化条件对涂层附着力性能有重要的影响。本文通过试验设定6种不同的环境老化条件，同时配合不同的严酷程度，模拟正常使用和模拟划伤情况，以考察涂层附着力性能的下降情况，为后续在试验项目、严酷程度等方面的选择提供依据。同时也建议在日常生活过程中遇到产品表面有划伤痕迹，应尽快进行修复，不要让划伤区域泡在水中，避免强烈紫外线的照射，可适当提高涂层附着力，延长产品使用寿命。