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[摘 要]汽车涂层的耐老化性能是衡量汽车产品外观装饰性、耐久性及使用寿命的重要指标之一。由于涂层属高分子材料，在高温、高湿、高太阳辐射及其它热带环境因素的协同作用下，会发生失光、变色、粉化、起泡、生锈、脱落和其它老化破坏现象，从而影响产品的美观、耐久性及使用寿命。本文分析了汽车涂层耐老化性能内容。
[关键词]汽车涂层；耐老化；性能
中图分类号：U467.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0294-01
由于汽车涂层大都直接暴露在与阳光直接或间接接触的大气环境中，其抗自然气候老化性能就显得尤为重要，测试涂层和非金属材料耐老化性最直接和可靠的方法是大气老化，即在大气自然环境中曝晒，俗称自然气候老化，但由于试验时间过长，不利于新产品的研制和产品的更新。
一、老化机理
汽车涂层均为高分子聚合物，在使用过程中受到光、热及各种介质等因素的作用，产生光化学反应，涂料中高分子聚合物的链状结构逐渐断裂，涂层随之失光、变色、粉化、脱落，非金属材料也因自然环境因素的作用引起分子结构改变、相对分子质量下降或产生交联，导致机械性能的变化、褪色和变脆等老化现象。由于氙原子结构的特点，长弧氙灯发出的光谱和日光非常接近，氙灯发出的光谱波长范围从270nm以下的短波紫外区经可见区直到红外区。经过不同内外滤光器的组合滤光，氙灯光谱减少了紫外短波辐射，并除去红外辐射，可产生直接光照或经过玻璃透射后的阳光，经过滤光后的氙灯光谱与自然光光谱的非常接近。由于氙灯的光源与太阳光谱最为接近，与实际老化效果相关性较好，氙灯老化方法广泛应用于橡胶、塑料、纺织、油漆和汽车等行业，在材料开发、配方设计、新材料的选择、产品质量控制和终裁试验中广为采纳。
二、汽车涂层耐老化性能的研究
1.涂层常规检验项目。汽车涂层的检测方法种类较多，可归纳为外观检测和性能检测两大类。外观检测主要检测油漆件表观的颜色、鲜映性（DOI）、光泽等是否符合国家、行业或企业标准；性能检测主要是对耐老化、涂层附着力、耐腐蚀等性能进行检测。
2.试验方法和涂层耐老化性能问题
（1）附着力试验。划格法是一种评价单涂层或是多涂层涂料附着力的简单易行的方法。用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至底材，用毛刷清除漆屑后，用规定胶带粘贴划格部位并压实，然后用60°的角度在1s内平稳撕离胶带，检测划格区域的涂层剥落情况，按照标准评级。根据划格结果评价标准分级蒸汽喷射试验是德系车的常规试验，方法分手动和自动，使用蒸汽喷射试验机。试验方法为在涂层做十字切割，切口直至底材，用规定的冲击角度、压力、流量、温度和距离的水冲击切割面，每条切割面冲击时间20s或30s。通常是不允许油漆剥落。通常外饰油漆在环境存放试验后均需执行附着力试验，所以，附着力试验失效会结合试验项目分析。
（2）涂层耐湿热性试验。露水、雨水及高湿度是引起汽车涂层潮湿危害的主要原因。统计显示，放在室外的汽车每天都将长时间处于潮湿状态。由潮气形成的露水是室外潮湿的主要因素，露水对汽车涂层造成的危害比雨水更大，因为它附着在油漆涂层上的时间更长，引起更为严重的潮湿吸收。因此，耐湿热试验是油漆件油漆质量检测的一个非常重要的试验。本文中主要讨论40±3℃，试件表面凝结约100%的水珠（水汽在零件表面凝结成水珠（不浸水）），240h，零件存放完成后再室温放置24h后，不变色，不起泡，并做附着力试验，划格试验结果要求小于1级，蒸汽喷射试验合格，通常称为冷凝水试验，模拟水汽在试件表面凝结成水珠并附着的过程。该试验使用专为此试验设计的冷凝水试验箱。涂层在该项试验常见的问题有涂层起泡、附着力试验涂层剥落。
（3）耐湿热试验中涂层起泡问题分析。涂层可以认为是一种半透膜，水、水气等小分子可以透过，而对一些溶质则不易透过，因而会产生渗透压。大多认为涂层起泡比较常见的原因为：一是塑料件采用的涂装前处理工艺不合理；二是溶解于涂料中的气体随温度升高释放；三是塑料基材吸水率较高或其结构本身易吸水，如多孔性；四是涂料中的颜料或填料表面吸附气体或液体。解决涂层起泡通常调整三个方面解决：一是涂料的配方；二是塑件的前处理工艺；三是涂料的施工参数及环境。本文根据涂层起泡的位置来推断产生的原因。判定起泡位置所采用的方法有2种第一种是针对较大的起泡可以用刀轻轻切开气泡，查看其位置，这种方法可以做初步判断。准确判断可以采用第二种方法，用冷镶嵌办法截取气泡的截面然后在显微镜下分析。
（4）耐老化试验。自然气候中的一些元素如阳光辐照、温度、湿度、雨雾水冰雪等均会造成车油漆涂层失光、褪色、黄变、粉化等汽车油漆涂层的老化现象，即涂层受到内外光热自由基及氧化作用的影响，化学结构发生了改变，从而导致漆膜老化。涂层老化试验分为自然暴露老化试验和人工加速老化试验。自然暴露老化试验通常是整车送到气候恶劣的地方暴露2～3年，这种方法比较接近实际使用环境，其试验结果可靠性高。人工加速老化试验的结果也要通过自然老化试验验证，因而是自然老化的基础方法。人工加速老化试验是指采用模拟和强化大气环境中主要因素的一种人工加速老化试验方法，可以在较短的时间内获得近似常规大气暴露的试验结果。这一方法模拟大气环境中的阳光辐射、温度、湿度、雨淋等条件作用的过程中发生的各种外观或性能的变化情况。汽车外饰涂层通常具有优良的耐老化性能，如果出现失光、发黄、变色等失效问题，首先要分析最外层漆的漆膜厚度是否达到TDS的要求，通常应大于30μm，此外需調整涂料的配方增强抗UV性能。涂层耐老化性与涂料组分的光谱敏感性有着直接关系，光谱敏感性取决于涂料中的树脂是光波的敏感性。汽车涂料用树脂主要由聚酯树脂、氨基树脂、醇酸树脂以及丙烯酸树脂中一种或几种组成（含C-C、C-H、O-H、C-O等官能团），所含官能团对应阈值波长范围231～376nm。此波长对应太阳光中的短波紫外线波段。不同官能团因为键能不同，因而对光的敏感性不同，产生耐候性差异。
汽车油漆件不仅要有高质量的外观，更要有优良的性能，这不仅与涂料配方有关，也与零件基材、涂装工艺过程控制、包括人、机、料、法、环等所涉及的各个细节有关。所以，要避免质量问题，必须严格控制涂料的生产和质量及涂装过程的各个环节。
参考文献
[1] 边蕴静.发展迅速的特种功能涂料[J].特种涂料与涂装专刊，2015，10（9）：6-10.
[2] 杜茂平，魏伯荣，肖琰，闫刚，杨海涛.橡胶制品表面涂层的研究进展[J].弹性体，2016，16（2）：59-62.
[3] 李田三，瓦鑫.乘用车密封条光照老化性能部分影响因素研究[J].汽车技术，2015（4）：54-56.
[关键词]汽车涂层；耐老化；性能
中图分类号：U467.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0294-01
由于汽车涂层大都直接暴露在与阳光直接或间接接触的大气环境中，其抗自然气候老化性能就显得尤为重要，测试涂层和非金属材料耐老化性最直接和可靠的方法是大气老化，即在大气自然环境中曝晒，俗称自然气候老化，但由于试验时间过长，不利于新产品的研制和产品的更新。
一、老化机理
汽车涂层均为高分子聚合物，在使用过程中受到光、热及各种介质等因素的作用，产生光化学反应，涂料中高分子聚合物的链状结构逐渐断裂，涂层随之失光、变色、粉化、脱落，非金属材料也因自然环境因素的作用引起分子结构改变、相对分子质量下降或产生交联，导致机械性能的变化、褪色和变脆等老化现象。由于氙原子结构的特点，长弧氙灯发出的光谱和日光非常接近，氙灯发出的光谱波长范围从270nm以下的短波紫外区经可见区直到红外区。经过不同内外滤光器的组合滤光，氙灯光谱减少了紫外短波辐射，并除去红外辐射，可产生直接光照或经过玻璃透射后的阳光，经过滤光后的氙灯光谱与自然光光谱的非常接近。由于氙灯的光源与太阳光谱最为接近，与实际老化效果相关性较好，氙灯老化方法广泛应用于橡胶、塑料、纺织、油漆和汽车等行业，在材料开发、配方设计、新材料的选择、产品质量控制和终裁试验中广为采纳。
二、汽车涂层耐老化性能的研究
1.涂层常规检验项目。汽车涂层的检测方法种类较多，可归纳为外观检测和性能检测两大类。外观检测主要检测油漆件表观的颜色、鲜映性（DOI）、光泽等是否符合国家、行业或企业标准；性能检测主要是对耐老化、涂层附着力、耐腐蚀等性能进行检测。
2.试验方法和涂层耐老化性能问题
（1）附着力试验。划格法是一种评价单涂层或是多涂层涂料附着力的简单易行的方法。用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至底材，用毛刷清除漆屑后，用规定胶带粘贴划格部位并压实，然后用60°的角度在1s内平稳撕离胶带，检测划格区域的涂层剥落情况，按照标准评级。根据划格结果评价标准分级蒸汽喷射试验是德系车的常规试验，方法分手动和自动，使用蒸汽喷射试验机。试验方法为在涂层做十字切割，切口直至底材，用规定的冲击角度、压力、流量、温度和距离的水冲击切割面，每条切割面冲击时间20s或30s。通常是不允许油漆剥落。通常外饰油漆在环境存放试验后均需执行附着力试验，所以，附着力试验失效会结合试验项目分析。
（2）涂层耐湿热性试验。露水、雨水及高湿度是引起汽车涂层潮湿危害的主要原因。统计显示，放在室外的汽车每天都将长时间处于潮湿状态。由潮气形成的露水是室外潮湿的主要因素，露水对汽车涂层造成的危害比雨水更大，因为它附着在油漆涂层上的时间更长，引起更为严重的潮湿吸收。因此，耐湿热试验是油漆件油漆质量检测的一个非常重要的试验。本文中主要讨论40±3℃，试件表面凝结约100%的水珠（水汽在零件表面凝结成水珠（不浸水）），240h，零件存放完成后再室温放置24h后，不变色，不起泡，并做附着力试验，划格试验结果要求小于1级，蒸汽喷射试验合格，通常称为冷凝水试验，模拟水汽在试件表面凝结成水珠并附着的过程。该试验使用专为此试验设计的冷凝水试验箱。涂层在该项试验常见的问题有涂层起泡、附着力试验涂层剥落。
（3）耐湿热试验中涂层起泡问题分析。涂层可以认为是一种半透膜，水、水气等小分子可以透过，而对一些溶质则不易透过，因而会产生渗透压。大多认为涂层起泡比较常见的原因为：一是塑料件采用的涂装前处理工艺不合理；二是溶解于涂料中的气体随温度升高释放；三是塑料基材吸水率较高或其结构本身易吸水，如多孔性；四是涂料中的颜料或填料表面吸附气体或液体。解决涂层起泡通常调整三个方面解决：一是涂料的配方；二是塑件的前处理工艺；三是涂料的施工参数及环境。本文根据涂层起泡的位置来推断产生的原因。判定起泡位置所采用的方法有2种第一种是针对较大的起泡可以用刀轻轻切开气泡，查看其位置，这种方法可以做初步判断。准确判断可以采用第二种方法，用冷镶嵌办法截取气泡的截面然后在显微镜下分析。
（4）耐老化试验。自然气候中的一些元素如阳光辐照、温度、湿度、雨雾水冰雪等均会造成车油漆涂层失光、褪色、黄变、粉化等汽车油漆涂层的老化现象，即涂层受到内外光热自由基及氧化作用的影响，化学结构发生了改变，从而导致漆膜老化。涂层老化试验分为自然暴露老化试验和人工加速老化试验。自然暴露老化试验通常是整车送到气候恶劣的地方暴露2～3年，这种方法比较接近实际使用环境，其试验结果可靠性高。人工加速老化试验的结果也要通过自然老化试验验证，因而是自然老化的基础方法。人工加速老化试验是指采用模拟和强化大气环境中主要因素的一种人工加速老化试验方法，可以在较短的时间内获得近似常规大气暴露的试验结果。这一方法模拟大气环境中的阳光辐射、温度、湿度、雨淋等条件作用的过程中发生的各种外观或性能的变化情况。汽车外饰涂层通常具有优良的耐老化性能，如果出现失光、发黄、变色等失效问题，首先要分析最外层漆的漆膜厚度是否达到TDS的要求，通常应大于30μm，此外需調整涂料的配方增强抗UV性能。涂层耐老化性与涂料组分的光谱敏感性有着直接关系，光谱敏感性取决于涂料中的树脂是光波的敏感性。汽车涂料用树脂主要由聚酯树脂、氨基树脂、醇酸树脂以及丙烯酸树脂中一种或几种组成（含C-C、C-H、O-H、C-O等官能团），所含官能团对应阈值波长范围231～376nm。此波长对应太阳光中的短波紫外线波段。不同官能团因为键能不同，因而对光的敏感性不同，产生耐候性差异。
汽车油漆件不仅要有高质量的外观，更要有优良的性能，这不仅与涂料配方有关，也与零件基材、涂装工艺过程控制、包括人、机、料、法、环等所涉及的各个细节有关。所以，要避免质量问题，必须严格控制涂料的生产和质量及涂装过程的各个环节。
参考文献
[1] 边蕴静.发展迅速的特种功能涂料[J].特种涂料与涂装专刊，2015，10（9）：6-10.
[2] 杜茂平，魏伯荣，肖琰，闫刚，杨海涛.橡胶制品表面涂层的研究进展[J].弹性体，2016，16（2）：59-62.
[3] 李田三，瓦鑫.乘用车密封条光照老化性能部分影响因素研究[J].汽车技术，2015（4）：54-56.