ASTM 油漆和相關(guān)涂料、材料和應(yīng)用委員會(huì) (D01.42) 的建筑小組委員會(huì)與工業(yè)合作伙伴合作，研究了一種加速實(shí)驗(yàn)室方法來(lái)評(píng)估建筑涂料的外部抗沾污性。
一項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行的外部暴露研究在美國(guó)各地 7 個(gè)不同氣候的地點(diǎn)對(duì) 7 種商業(yè)涂料進(jìn)行了 36 個(gè)月。加速實(shí)驗(yàn)室方法探索了多個(gè)變量，包括涂層的干燥時(shí)間和QUV曝光時(shí)間。
對(duì)于外部研究，為了了解多個(gè)變量及其相互作用對(duì)最終響應(yīng)的影響，應(yīng)用了穩(wěn)健的統(tǒng)計(jì)方法，利用具有固定和隨機(jī)效應(yīng)的混合模型來(lái)解釋重復(fù)測(cè)量分析和標(biāo)準(zhǔn)最小二乘線性回歸。最后，比較了實(shí)驗(yàn)室和外部?jī)煞N方法的結(jié)果，以了解總體趨勢(shì)的相似性。
ASTM D01.42 分委員會(huì)負(fù)責(zé)油漆和涂料的測(cè)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(duì)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(jī)化合物 (VOC) 成為行業(yè)當(dāng)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(duì)聚結(jié)劑的需求，導(dǎo)致涂料特別容易積聚難看的污垢。通過(guò)自然風(fēng)化評(píng)估 DPUR 既昂貴又耗時(shí)。1,2由于 DPUR 也是氣候和空氣質(zhì)量的函數(shù)，因此仔細(xì)協(xié)調(diào)跨多個(gè)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(huì)致力于開(kāi)發(fā)一種與自然暴露密切相關(guān)的加速 DPUR 標(biāo)準(zhǔn)方法。在加速方法開(kāi)發(fā)的早期，為了比較目的，生成自然風(fēng)化吸塵數(shù)據(jù)被認(rèn)為是至關(guān)重要的。
外部暴露于 2015 年 6 月開(kāi)始，到 2019 年 4 月完成。每項(xiàng)研究都積累了三年的數(shù)據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)敞口和數(shù)據(jù)收集在多個(gè)地理位置進(jìn)行了仔細(xì)實(shí)施，以確保用于分析和解釋的高數(shù)據(jù)質(zhì)量。一項(xiàng)初步的實(shí)驗(yàn)室研究證實(shí)了所提議的加速 DPUR 方法與自然外部暴露的相關(guān)性。
這項(xiàng)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(duì)此進(jìn)行了總結(jié)。除了個(gè)人貢獻(xiàn)外，還投入了大量的企業(yè)資源來(lái)支持這項(xiàng)合作研究。參與的公司包括阿科瑪、ASTM 實(shí)驗(yàn)室間研究計(jì)劃、Atlas、Azelis Americas、波音、陶氏化學(xué)公司、伊士曼化學(xué)公司、馬歇爾實(shí)驗(yàn)室、PPG 工業(yè)、宣威威廉姆斯公司和瓦克。
材料
選擇并購(gòu)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(shí)驗(yàn)室測(cè)試。每種涂料的樣品都被運(yùn)送到參與的實(shí)驗(yàn)室，并期望在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室間研究中使用相同的涂料來(lái)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)質(zhì)）。油漆說(shuō)明總結(jié)在表 1中。
使用QUV進(jìn)行DPUR測(cè)試方法
用于測(cè)試 DPUR 的加速實(shí)驗(yàn)室方法是使用在鋁板上涂下測(cè)試涂層，然后是涂層的實(shí)驗(yàn)室條件固化時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn) QUV 暴露期和應(yīng)用水性污垢漿料來(lái)進(jìn)行的。然后用水清洗弄臟的面板，并使用反射率測(cè)量來(lái)確定涂層保留污垢的趨勢(shì)。
使用的基板是10 × 15 cm 的鋁板。使用下拉式涂抹器工具來(lái)產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。固化時(shí)間和 QUV 暴露時(shí)間各不相同。固化時(shí)間在室溫下為 1 天或 7 天，而 QUV 調(diào)節(jié)持續(xù)時(shí)間為 1 天或 5 天。
實(shí)驗(yàn)中使用的污垢漿是棕色氧化鐵顏料的水分散體。在自來(lái)水下輕輕攪拌清潔面板。在每種測(cè)試條件下為每種油漆制備兩個(gè)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(cè)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(jì)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(píng)估 DPUR 的涂料自然老化
為 ASTM 研究實(shí)施了自然風(fēng)化，涂料暴露在由不同組織和人員管理的七個(gè)不同地點(diǎn)。因此，很難用單一的方法來(lái)描述外部測(cè)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(diǎn)包括美國(guó)各地的設(shè)施，這些設(shè)施具有代表美國(guó)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(lái)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(lái)產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。干燥的面板被運(yùn)送到這些地點(diǎn)，目的是在油漆應(yīng)用后一周內(nèi)開(kāi)始自然暴露。
面板以四個(gè)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(gè)不同的開(kāi)始日期暴露，旨在代表四個(gè)季節(jié)中的每個(gè)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(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行讀數(shù)，包括：0、1、3、6、12、18、24、30 和 36 個(gè)月。在每個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行了多種測(cè)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(gè)暴露位置的結(jié)果由 ASTM ILS 委員會(huì)收集，并為暴露位置匿名進(jìn)行編碼。
使用 JMP ® Pro 15.1 軟件對(duì)加速 DPUR 和外部老化的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
使用油漆 ID、干燥時(shí)間和 QUV 時(shí)間作為輸入組，ΔY 作為響應(yīng)，進(jìn)行了具有加速 DPUR 結(jié)果的方差分量分析?？勺冃詧D表如圖 1所示，方差分量的分解如圖 2 所示。從圖 2中可以看出，油漆 ID 是決定 ΔY 響應(yīng)的主要因素，油漆 ID 占變異性的 96%。
初始油漆干燥時(shí)間和 QUV 暴露時(shí)間似乎對(duì)響應(yīng)沒(méi)有顯著影響。圖 2中的方差分量表表明，無(wú)法解釋的因素造成的變異性很低。在圖 1中，圖表 x 軸標(biāo)簽的底行標(biāo)識(shí)了油漆 ID，并顯示整個(gè)系列的油漆有很好的區(qū)別。
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