外部環(huán)境會對涂層的美學(xué)、功能和物理性能產(chǎn)生顯著影響，包括粉化、薄膜侵蝕、開裂、顏色變化、蝕刻、起泡、剝落、斑點以及硬度、柔韌性的損失（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高） , 或 Tg )、光澤度和附著力。
樹脂類型
交聯(lián)劑類型
顏料/顏色
顏料類型
顏料與粘合劑的比例
催化劑的存在
添加劑選擇
其中一些因素將比其他因素更詳細(xì)地涵蓋它們影響老化的程度。影響外部老化的主要問題包括：光氧化（存在氧氣和光）和由于水分、熱和光的影響而導(dǎo)致的水解。前者可以在一定程度上通過適當(dāng)使用紫外線吸收劑來減少聚合物基質(zhì)暴露于紫外線、抗氧化劑和受阻胺光穩(wěn)定劑 (HALS)以減少相關(guān)氧化降解的影響。
光氧化和水解都因溫度升高而加劇，因為兩者都是熱活化的?？諝庵械臐覃}和/或酸雨（高硫酸鹽、硝酸鹽）和臭氧含量高的環(huán)境會加速樹脂體系的水解和降解，并由于顏料的酸侵蝕而加速顏色變化。
到目前為止，影響聚合物涂層薄膜降解的主要過程是光氧化。氧化降解通過自催化過程從聚合物中提取氫來進(jìn)行。因此，為了實現(xiàn)優(yōu)異的耐候性，應(yīng)避免或至少減少聚合物中更易吸收氫的官能團(tuán)。以下是官能團(tuán)對活性亞甲基(- CH2-) 在雙鍵之間或與胺基相鄰處氧化降解的抵抗力最差的一般順序：
因此，通常含氟聚合物和硅氧烷比聚酯或聚氨酯更耐用，其次是芳烴含量高的樹脂體系，而胺基最不耐用。后面的類型包括芳香族環(huán)氧樹脂。
紫外線穩(wěn)定劑的特性包括吸收和猝滅。紫外線吸收劑通過吸收聚合物體系吸收的波長范圍內(nèi)的輻射而起作用，從而起到保護(hù)樹脂免于降解的作用。理想情況下，UV 穩(wěn)定劑應(yīng)在 295 至 380nm 的 UV 區(qū)域具有高吸收，以防止聚合物降解。最有效的紫外線穩(wěn)定劑也更持久，因此一旦加入油漆系統(tǒng)，可以確保更長的使用壽命。
紫外線穩(wěn)定劑將吸收的紫外線能量轉(zhuǎn)化為熱量，例如 2-羥基二苯甲酮：
2-羥基二苯甲酮的化學(xué)式
抗氧化劑分為兩組預(yù)防性（過氧化物分解劑和鏈斷裂抗氧化劑）。過氧化物分解劑包括硫化物和亞磷酸鹽。鏈斷裂抗氧化劑破壞了自氧化的鏈增長步驟。有機(jī)材料在稱為“自氧化”的過程中與分子氧發(fā)生反應(yīng)。自氧化由熱、光（主要在紫外區(qū)）、機(jī)械應(yīng)力、催化劑殘留物或與雜質(zhì)反應(yīng)形成烷基自由基引發(fā)。反過來，自由基可以反應(yīng)并導(dǎo)致聚合物降解，如下圖所示：
受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS) 既可作為斷鏈抗氧化劑，也可作為過渡金屬的絡(luò)合劑。對于具有出色耐久性的涂料，水解速率通常遠(yuǎn)低于光氧化的速率。
官能團(tuán)的水解速率為酯>碳酸酯>脲>氨基甲酸酯>醚
對于交聯(lián)產(chǎn)品，三聚氰胺的水解速度比脂肪族氨基甲酸酯快
由于大多數(shù)用于外部應(yīng)用的體系都含有顏料（包括用于外部汽車面漆的底漆/清漆體系）；顏料選擇、顏色以及顏料體積濃度(PVC)都有助于涂料系統(tǒng)的耐久性。PVC 的選擇在某種程度上取決于可接受的隱藏所需的光澤度、顏色要求和薄膜厚度（基材上的顏色均勻性）。
在依賴于顏料提供的光穩(wěn)定性保護(hù)的油漆系統(tǒng)中，耐久性更多地取決于 PVC 的相對較小的變化。顏色和風(fēng)化之間的關(guān)系可能非常復(fù)雜。例如，較深的顏色傾向于吸收更多的輻射能，因此不使用太陽反射顏料的較深顏色的熱吸收系數(shù)更高，導(dǎo)致暴露于外部輻射能的涂層溫度更高：
較高的溫度有助于提高降解率，但較深的顏色（棕色/黑色）會吸收更多的紫外線/可見光能量，從而有助于保護(hù)聚合物系統(tǒng)免于降解。因此，使用在較高溫度下易于氧化降解的樹脂體系將提供較差的耐候性，尤其是在深色中。
一類顏色中的顏料選擇會對一類聚合物的耐久性產(chǎn)生巨大影響。用于著色和遮蓋的顏料可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。
無機(jī)顏料作為一類比有機(jī)顏料更耐降解和耐化學(xué)品。一些耐用的無機(jī)顏料包括耐酸鋁片、云母氧化鐵、黃色、棕色和紅色氧化鐵。
最耐用的無機(jī)顏料是陶瓷顏料。陶瓷顏料是混合金屬氧化物。由于這些顏料被完全氧化，因此它們非常耐化學(xué)品和氧化。由于許多鮮艷的顏色需要有機(jī)顏料，因此這種顏料是必需的。許多有機(jī)顏料可以提供出色的抗外部降解性，并廣泛用于汽車底漆。
評估耐候性的較佳方法是通過涂料將要使用的顏色、環(huán)境、光澤度和曝光角度的自然暴露。由于這對于引入新涂層是不切實際的，因此加速耐候性是必要的。
南佛羅里達(dá)風(fēng)化通常是確定涂層加速自然風(fēng)化的最被接受的方法。例如：5度水平朝南用于汽車應(yīng)用或45或 90度分別朝南或朝北用于建筑應(yīng)用。
海洋環(huán)境也常用于油漆系統(tǒng)，以評估腐蝕保護(hù)或?qū)ι锷L的抵抗力。盡管南佛羅里達(dá)風(fēng)化提供了預(yù)計耐久性的良好指示，但始終希望進(jìn)一步減少預(yù)測涂層對高紫外線、濕氣和高溫環(huán)境的耐久性所需的時間。
確定加速老化的其他一些常用方法包括 ASTM D 4587（QUV紫外老化試驗箱）和 ASTM G155/ASTM D7869（Q-SUN氙燈老化試驗箱）。這些加速老化設(shè)備提供了強(qiáng)紫外線、高溫和高濕度循環(huán)的組合。有許多文章詳細(xì)說明了與自然風(fēng)化的相關(guān)性或缺乏相關(guān)性，包括聲稱提供與自然風(fēng)化更好相關(guān)性的新儀器和工藝。
QUV紫外老化試驗箱
使用QUV紫外光加速試驗機(jī)可以獲得可再現(xiàn)的、可靠的老化測試數(shù)據(jù)。其短波長紫外光照和冷凝循環(huán)系統(tǒng)可逼真地模擬陽光、露水和雨水等對材料的破壞作用。
QUV紫外光加速老化試驗機(jī)采用熒光紫外燈模擬陽光對材料的老化。盡管紫外線(UV)能量只占陽光總能量的?5%，但是它卻是造成戶外產(chǎn)品性能下降的主要因素，所以僅通過紫外光照就可以測試高分子材料的降解老化。
QUV紫外光加速老化試驗箱可以安裝使用多種類型的紫外燈管。每種燈管的總UV能量和光譜是各不相同的。UVA-340燈管的光譜在295nm到 365nm范圍內(nèi)，非常好地模擬陽光紫外線，因此 UVA-340 測試與戶外曝曬的相關(guān)性很好。UVB-313燈管發(fā)出的短波紫外光比一般地球表面的陽光紫外線要強(qiáng)，它可以較大程度地提高試驗速度?？蛻魬?yīng)根據(jù)產(chǎn)品不同的使用條件，選擇合適的燈管。
QUV提供冷凝功能，用戶可設(shè)定紫外光照強(qiáng)度和潮濕循環(huán)，用來模擬自然老化環(huán)境。研究表明，造成戶外產(chǎn)品潮濕的主要因素是露水。因為露水長時間停留在物體的表面，使得材料充分濕潤，所以露水對材料的破壞比雨水更嚴(yán)酷。
QUV長時間的熱冷凝循環(huán)，比其他模擬方法如噴淋、浸潤和高相對濕度等，能更好地模擬戶外潮濕條件。
QUV還可選配水噴淋裝置用于模擬戶外雨水、熱沖擊和應(yīng)力腐蝕對材料的破壞。
Q-SUN氙燈老化試驗箱Q-SUN氙燈老化機(jī)（氙燈試驗箱）再現(xiàn)全光譜陽光、高溫和潮濕對產(chǎn)品造成的褪色、開裂、粉化、霧化和黃變等老化現(xiàn)象。在實驗室加速老化機(jī)中實現(xiàn)產(chǎn)品幾個月甚至幾年的老化效果。在幾天或幾周內(nèi)，實驗室人員就可以在Q-SUN中重現(xiàn)老化過程。
Q-SUN氙燈試驗箱是用于材料與成品測試的重要研發(fā)和質(zhì)量控制設(shè)備，測試暴露于戶外直射陽光、窗玻璃透射陽光或室內(nèi)照明環(huán)境下的產(chǎn)品。Q-SUN試驗箱型號和配置多樣，您可以根據(jù)自己的測試要求，選擇所需要的型號。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品: