耐黃變測試方法

木器木器涂料是重要的裝修材料之一 , 普遍用于家具、地板、門窗等裝飾和保護(hù) , 在美化家居環(huán)境 , 提高生活質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。隨著人民生活水平提高 , 對木器涂料的裝飾要求也越來越高 , 傳統(tǒng)以 TD I 預(yù)聚物、 TD I 加成物、三聚體等芳香族多為固化劑的溶劑型聚氨酯木器涂料 , 涂膜容易黃變 , 嚴(yán)重影響家居的裝飾效果 , 近年來市場中出現(xiàn)了以 HD I 加成物、 HD I 縮二脲、 HD I 三聚體、 TD I/HD I 混合三聚體等脂肪族多為固化劑的低黃變性溶劑型聚氨酯木器涂料。另外丙烯酸酯類或以脂肪族多、脂環(huán)族多等為原料的聚氨酯類水性木器涂料也具有較佳的耐黃變性。由于目前國內(nèi)還沒有涂膜耐黃變性的測試方法 , 加上一些企業(yè)商業(yè)化炒作 , 市場上相當(dāng)多的以芳香族多為固化劑的木器涂料也標(biāo)識為耐黃變產(chǎn)品 , 甚至標(biāo)識為不黃變產(chǎn)品 , 使消費(fèi)者無所適從。本文介紹了木器涂料黃變的原因、耐黃變性試驗方案、試驗結(jié)果以及結(jié)果分析等。

    1 　黃變原因

    導(dǎo)致木器涂裝后黃變因素有多種 , 聚氨酯涂料如采用芳香族固化劑 , 其涂層在紫外線作用下 , 分子中氨酯鍵容易破壞分解 , 生成胺 , 芳胺進(jìn)一步氧化使分子重排 , 形成醌式結(jié)構(gòu)或偶氮結(jié)構(gòu) [ 1 ] , 引起涂層泛黃和變色老化。

    木器涂料中如果有含有雙鍵的油類樹脂 , 由于雙鍵氧化后產(chǎn)生發(fā)色基團(tuán) , 也會產(chǎn)生黃變。另外木質(zhì)底材因素也會誘發(fā)黃變 , 如木材中含有的單寧酸和樹脂、表面殘留的漂白劑等。

    2 　加速試驗條件

    2. 1 　燈　源

    本試驗方案僅考查涂層的黃變 , 底材對涂層的影響因素未考慮。室內(nèi)涂層老化黃變的主要影響因素為太陽光中光波范圍 290 ～ 400 nm 的紫外光 , 這部分光的光能強(qiáng) , 對涂層的破壞作用zui大。因此本方案采用國外普遍采用的紫外加速老化的標(biāo)準(zhǔn) ISO 11507: 1997 《色漆和清漆—涂層的人工氣候老化—暴露于熒光紫外線和水中》的試驗方法。

    2. 2 　試驗儀器及其試驗參數(shù)

儀器采用熒光紫外燈 , 試驗參數(shù)根據(jù) ISO 4892 — 3: 1994 《塑料—實驗室光源暴露方法—第 3 部分 : 熒光 UV 燈》中 5. 1. 1 的規(guī)定光源采用能較好模擬室內(nèi)老化條件的 UVA ( 340) 燈 [ 2 ] 、黑板溫度為 ( 60 ± 3) ℃、輻照度為 0 . 68W /m 2 、干相 ( 無凝露 ) 。從理論上講 , 涂層黃變應(yīng)測量其Δ b 3 值 , 但是室內(nèi)涂層的黃變和變色等都會影響涂層的裝飾性 , 所以用色差儀測量顏色變化 ( Δ E 3 ) 來表示zui后結(jié)果更為合適。

    2. 3 　試驗底材的選擇

    為了盡量減少底材對試驗結(jié)果的影響 , 應(yīng)選擇變色程度zui小的底材。為此進(jìn)行了底材篩選試驗 , 選擇了 3 種不同品牌的白色外用有釉瓷質(zhì)磚 , 在 UVA (340) 燈下連續(xù)光照 168 h, 顏色變化 ( △ E 3 ) 分別為 1 . 2 、 1 . 0 、 0 . 3 。所以本試驗用底材采用經(jīng) UVA(340) 燈照射 168 h 后△ E 3 不大于 0 1 5 的白色外用有釉瓷質(zhì)磚。

    2. 4 　制板條件

    經(jīng)過大量試驗 , 總結(jié)出能適合絕大多數(shù)涂料品種的制板條件 , 詳見表 1 。

    表 1 　制板條件

    3 　試驗及結(jié)果

    3. 1 　加速試驗

    本試驗選取了具有一定規(guī)模的涂料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的溶劑型木器涂料和水性木器涂料作為試驗樣品。溶劑型木器涂料主流品為聚酯聚氨酯涂料 , 占溶劑型木器涂料的 90% 以上 , 本試驗收集到的溶劑型木器涂料均為聚酯聚氨酯類。溶劑型涂料樣品中 , 1 # ～ 12 # 樣品標(biāo)稱為耐黃變 , 13 # ～ 17 # 樣品為普通樣品。溶劑型木器涂料耐黃變性試驗數(shù)據(jù)見表 2 。水性木器涂料耐黃變性試驗數(shù)據(jù)見表 3 。

    表 2 　溶劑型木器涂料耐黃變性試驗結(jié)果

    3. 2 　加速試驗與自然曝曬試驗的比較

    另選 6 個樣品 ( 水性和溶劑型木器涂料各 3 個 ) 進(jìn)行窗玻璃下自然曝曬與儀器加速老化比對試驗 , 結(jié)果見圖 1 。窗玻璃下自然曝曬地點為本院物化樓 3 樓朝南房間窗臺 , 時間為 2005 年 2 - 4 月。

    比較圖 1 中窗玻璃下自然曝曬試驗結(jié)果和儀器試驗結(jié)果兩種曲線趨勢 , 可以看出兩者基本一致。說明儀器加速老化試驗結(jié)果能反映木器涂料的實際耐黃變性 , 本試驗方法是較可行的方案。

4 　結(jié)果與討論

    4. 1 　試驗時間的確定

    試驗時間超過 168 h 后大部分樣品色差值基本不變 , 因此建議耐黃變試驗時間定為 168 h 。

    表 3 　水性木器涂料耐黃變性試驗結(jié)果

圖 1   窗玻璃下自然曝曬與儀器加速老化對比結(jié)果

    4. 2 　數(shù)據(jù)分析

    溶劑型聚氨酯木器涂料中標(biāo)明耐黃變的樣品有 5 個樣品 ( 表 2 中 1# 、 5# 、 6# 、 7# 、 8# ) 很快明顯黃變 ( 色差值 > 6.0) , 說明其中有一些標(biāo)明“耐黃變”樣品并不是貨真價實的產(chǎn)品 , 沒有耐黃變功能。采用 TD I/HD I 混合型固化劑 ( 表 2 中 2# 、 4# 、 9# ) 的樣品色差值在 4.7 ～ 6.0 之間 (168 h) , 采用 HD I 型固化劑的樣品 ( 表 2 中 3# 、 10# 、 11# 、 12# ) 色差值在 0.9 ～ 2.1 之間 (168 h) 。所用原料為芳香族類 (2# 、 5# 、 9# 、 12# ) 的水性木器涂料樣品的Δ E3 均 > 6.0, 其余非芳香族類的樣品的Δ E3 在 0.9 ～ 2.8 之間 (168 h) 。

    根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)可排出不同品種的木器涂料耐黃變性順序 : 非芳香族類水性 = 固化劑為 HD I 型的溶劑型 > 固化劑為 TD I/HD I 混合型的溶劑型 > 芳香族類水性或溶劑型。由于耐黃變性與固化劑合成工藝也有較大關(guān)系 , 市場中還有部分產(chǎn)品可能會添加紫外線吸收劑 , 本試驗收集樣品品種有限 , 不能代表全部產(chǎn)品 , 因此色差值和固化劑類型對應(yīng)關(guān)系僅供參考 , 建議選用耐黃變產(chǎn)品時以色差值為依據(jù)。

    4. 3 　木器涂料的耐黃變色差值等級

    國家標(biāo)準(zhǔn) GB /T 1766 - 1995 中對變色等級評定有以下規(guī)定 : 目測為“無變色”時 , 對應(yīng)的色差值≤ 1.5; 目測為“很輕微變色”時 , 其對應(yīng)的色差值范圍 1.6 ～ 3.0; 目測為“輕微變色”時 , 其對應(yīng)的色差值范圍 3.1 ～ 6.0; 目測為“明顯變色”時 , 其對應(yīng)的色差值范圍 6.1 ～ 9.0 。

    確定色差值等級時建議參考以上規(guī)定 , 同時我們認(rèn)為也應(yīng)考慮實際使用情況 : 對用于木質(zhì)底材變色較明顯的清漆 ( 含透明色漆 ) , 木質(zhì)底材變色可以掩蓋部分涂層黃變 , 采用色差值范圍為 3.1 ～ 6.0 的產(chǎn)品 , 基本可以滿足耐黃變要求。對于色漆和用于變色較淺的木質(zhì)底材的清漆 , 如用色差值范圍為 3.1 ～ 6.0 的產(chǎn)品 , 其黃變將會明顯影響涂層的裝飾性 , 所以建議采用色差值范圍為≤ 3.0 的產(chǎn)品。

    5 　結(jié)　語

    本耐黃變試驗采用通行的紫外加速老化的試驗方法 , 并根據(jù)室內(nèi)用木器涂料的實際使用情況規(guī)定了儀器參數(shù)和試驗用底材等。從試驗結(jié)果來看可以明顯區(qū)分溶劑型聚氨酯涂料和水性木器涂料的耐黃變性能 , 是目前較可行的測試方法。其他樹脂類型或加紫外線吸收劑的耐黃變涂料也可參考本試驗方案。