。386 北京科技大学学报 第31卷 的暴露时间下，氙灯加速环境造成涂层防护屏障性 持很好的完整性这一时期，电化学阻抗谱ES反映 能的衰减要小于UVA加速.这与FTIR反映的加 的完整涂层的低频阻抗模值是表征涂层老化性能衰 速强度较为一致，即UVA对涂层的加速老化失效 变的较佳参量，可用来建立室内外加速实验相关性， 程度大于同周期氙灯加速效果 预测涂层的使用寿命 10 "7d 3结论 22 。14d 421d 28d (1)氙灯加速条件下对丙烯酸聚氨酯清漆涂层 1o 35d 449d 厚度损失量和失光率的影响超过UVA加速，而黄 色指数的变化则显示UVA加速在较短的暴露周期 10 内先达到饱和.但在整个实验周期内这些变化均较 10 小，涂层具有很好的保光性和保色性：SEM表征的 10E l0 微观形貌证实表面仍平整光滑，未见起泡、裂纹等. 10110P 1010 1010 10 颗率Hz (2)FTIR分析表明：两种加速条件下降解机制 基本一致：但UVA加速效果大于氙灯加速，加速倍 图10氙灯加速下不同暴露时间的Bode图 Fig.10 Bode plot fordifferent exposure periods of time in xemon ac 率约为1.3倍左右. celerating condition (3)EIS分析表明：两种加速程序下，低频阻抗 模值与暴露时间呈指数规律衰减，且氙灯加速的涂 图11为氙灯加速条件下不同暴露时间的低频 层防护屏障性的衰减小于同期UVA加速，说明氙 阻抗模值Inl zlo.o1与暴露时间的关系. 灯加速对涂层老化降解的程度及涂层失效的影响小 24.4 于同周期UVA加速.不同加速条件下完整涂层的 24.0 低频阻抗模值与其物理、化学参量的变化具有很好 23.6 的关联性，可作为一较为可靠的表征参量用来建立 N 室内外加速实验相关性，预测涂层的使用寿命 23.2 22.8 参考文献 22.4 I]Yang X F.Li J.Cmll S G.et al.Deg radation of low gloss 7142128354249 polyurethane aiaf caings under UV and prohesion alternating 暴露时间d exposures.Polym Degrad Stab,2003.80(1):51 [2 Perrin F X.Irigoyen M.Aragon E.et al.Evaluation of acceler 图11氙灯加速的ml2.1与时间关系 ated weathering tets for three paint systems acomparative study Fig.11 Inl Zlo vs.expsure time in xenon accelerating condition of their aging behaviour.Polym Degrad Stab,2001.72(1): 115 函数拟合为： [3 Johnson B W,Mcntyre R.Analyis of test methods for UV Inl zl o.o1=23.96-0.03t,R=0.914. durabii ty predictions of polymer coatings.Piog Org Cout,1996, 27(1):95 |Z。1随暴露时间也表现出一定的指数衰减 4 Yag L.X.Inf luence of Acrylic Polyurethane and Fluorcarbon 规律. Coutings Aging on Metallic Corrosion Dissertation.Beijing: 总之，无论从FTIR分析还是|Zoo的变化上 University of Science and Techndlogy Beijing.2006:17 均表明本研究采用的UVA加速强度大于氙灯加 (杨丽霞.高分子涂层老化机制及其与膜下金属腐蚀关系的研 速，虽然氙灯加速导致膜厚损失量和失光率超过 别学位论丸.北京：北京科技大学2006：17) [5 Wood K A.Optimizing the exterior durability of new fluoropoly- UVA加速，但在整个实验周期内的变化量仍是较小 mer cauings.Prog Org Coat,2001,43(1):207 的，涂层具有很好的保光性和保色性，这与低频阻抗 [6 Singh R P,Namrata S,Tomer,et aL Photo-oxidation studies on 模值反映出的较高的阻抗模值和较好的防护屏障性 polyurethane coating:effect of additives on yellowing of 是一致的，说明不同加速条件下完整涂层的低频阻 polyurethane.Polym Degrad Stab,2001,73(3):443 抗模值与其物理、化学参量的变化有很好的关联性. [7]HeC L Deng J G.Zhang Y S.The aging and degmadation of polyurethane materials.Polyurethane Ind,2002,17(3):1 因此，UV辐射对有机涂层性能的影响在暴露初期， (贺传兰，邓建国，张银生.聚氨酯材料的老化降解.聚氨酯工 即物理、化学等性能己产生了微小变化，但涂层还保 业，2002.17(3)：1)的暴露时间下, 氙灯加速环境造成涂层防护屏障性 能的衰减要小于 UVA 加速 .这与 FTIR 反映的加 速强度较为一致, 即 UVA 对涂层的加速老化失效 程度大于同周期氙灯加速效果 . 图 10 氙灯加速下不同暴露时间的 Bode 图 Fig.10 Bode plot f or different exposure periods of time in xenon ac￾celerating condition 图 11 为氙灯加速条件下不同暴露时间的低频 阻抗模值 ln Z 0.01与暴露时间的关系 . 图 11 氙灯加速的ln Z 0.01与时间关系 Fig.11 ln Z 0.01 vs.exposure time in xenon accelerating condition 函数拟合为 : ln Z 0.01 =23.96 -0.03 t, R =0.914 . Z 0.01随暴露时间也表现出一定的指数衰减 规律 . 总之, 无论从 FTIR 分析还是 Z 0.01的变化上 均表明本研究采用的 UVA 加速强度大于氙灯加 速, 虽然氙灯加速导致膜厚损失量和失光率超过 UVA 加速, 但在整个实验周期内的变化量仍是较小 的, 涂层具有很好的保光性和保色性, 这与低频阻抗 模值反映出的较高的阻抗模值和较好的防护屏障性 是一致的, 说明不同加速条件下完整涂层的低频阻 抗模值与其物理 、化学参量的变化有很好的关联性 . 因此, UV 辐射对有机涂层性能的影响在暴露初期, 即物理、化学等性能已产生了微小变化, 但涂层还保 持很好的完整性这一时期, 电化学阻抗谱 EIS 反映 的完整涂层的低频阻抗模值是表征涂层老化性能衰 变的较佳参量, 可用来建立室内外加速实验相关性, 预测涂层的使用寿命. 3 结论 ( 1) 氙灯加速条件下对丙烯酸聚氨酯清漆涂层 厚度损失量和失光率的影响超过 UVA 加速, 而黄 色指数的变化则显示 UVA 加速在较短的暴露周期 内先达到饱和.但在整个实验周期内这些变化均较 小, 涂层具有很好的保光性和保色性 ;SEM 表征的 微观形貌证实表面仍平整光滑, 未见起泡 、裂纹等. ( 2) FTIR 分析表明 :两种加速条件下降解机制 基本一致 ;但 UVA 加速效果大于氙灯加速, 加速倍 率约为 1.3 倍左右 . ( 3) EIS 分析表明 :两种加速程序下, 低频阻抗 模值与暴露时间呈指数规律衰减, 且氙灯加速的涂 层防护屏障性的衰减小于同期 UVA 加速, 说明氙 灯加速对涂层老化降解的程度及涂层失效的影响小 于同周期 UVA 加速 .不同加速条件下完整涂层的 低频阻抗模值与其物理 、化学参量的变化具有很好 的关联性, 可作为一较为可靠的表征参量用来建立 室内外加速实验相关性, 预测涂层的使用寿命. 参 考 文 献 [ 1] Yang X F, Li J, C roll S G, et al.Deg radation of low gloss polyurethane aircraft coatings under UV and prohesion alt ernating exposu res.Polym Degrad S tab, 2003, 80( 1) :51 [ 2] Perrin F X, Irigoyen M, Aragon E, et al.Evaluation of acceler￾at ed w eathering t ests f or three paint system s:a comparative study of their aging behaviour .Polym Degrad Stab , 2001, 72 ( 1 ) : 115 [ 3] Johnson B W, McInt yre R.Analysis of test methods for UV durability predictions of polymer coatings.Prog Org Coat, 1996, 27( 1) :95 [ 4] Yang L X.Inf luence of Acrylic Polyurethane an d F luorocarbon Coatings Aging on Metallic Corrosion [ Dissertation] .Beijing : University of S cience and Technology Beijing, 2006:17 ( 杨丽霞.高分子涂层老化机制及其与膜下金属腐蚀关系的研 究[ 学位论文] .北京:北京科技大学, 2006:17) [ 5] Wood K A .Optimizing the exterior durability of new fluoropoly￾mer coauings.Prog Org Coat, 2001, 43( 1) :207 [ 6] Singh R P, Namrata S, Tom er, et al.Phot o-oxidation studies on polyurethane coating : eff ect of additives on yellowing of polyurethane.Polym Degrad Stab, 2001, 73( 3) :443 [ 7] He C L, Deng J G, Zhang Y S.The aging and degradation of polyurethane mat erials.Polyuretha ne Ind , 2002, 17( 3) :1 ( 贺传兰, 邓建国,张银生.聚氨酯材料的老化降解.聚氨酯工 业, 2002, 17( 3) :1) · 386 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷