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摘要：本文首先阐述了常见的有机涂层加速试验方式，并分析了耐候性有机涂层加速老化试验中存在的问题及解决方法。
关键词：耐候性；有机涂层；加速老化试验
用有机涂层防腐是当前应用最普遍的防腐技术。有机涂层在大气环境中使用，受到大气环境因素的影响会发生老化，它是造成涂层失效的主要因素之一，可造成严重的经济损失及恶性事故。此外，有机涂层的加速老化试验可快速有效地评价涂层体系的性能，因此，加速老化试验研究具有重要意义。
一、常见的加速试验方式
1、室内人工模拟加速暴露试验。其基本思路是模拟应力等因素对自然大气暴露环境的影响，在上述高强度因素的作用下，使涂层体系降解速度更快，从而缩短试验时间，从而达到快速评价涂层性能的目的；此外，经建立加速试验时间与室外自然环境暴露试验时间的当量关系，以预测涂层寿命。
人工加速暴露试验根据涂层体系所受环境因子类型和环境因子作用施加方式，可分为恒定环境因子试验和循环环境因子试验。
1)恒定环境因子试验。其是指在试验中只对试样应用单一恒定环境因子(或多种环境因子结合)的作用，环境因子的作用大小和方式不会改变。主要包括连续盐雾试验、温湿度试验、浸泡试验。
①连续盐雾试验。其是恒环境因子试验的典型例子。采用盐液模拟室外环境因素的腐蚀性作用。在试验中，样品一直暴露在5%Nacl溶液的盐雾环境中，并保持温度恒定。虽然盐雾试验是应用最广泛的腐蚀试验方法，但有学者在试验的基础上指出，无论是划痕处产生的腐蚀产物、漆膜的剥落程度还是起泡状态，标准盐雾试验结果与室外自然环境暴露试验结果有较大差异，该方法对室外暴露试验的模拟性和相关性较差。
②湿/热试验。它能提供一个标准、无污染的大气环境(试验气体由N2、02、C02及水蒸气组成)，其中的氧气浓度是恒定的，水蒸气的浓度取决于模拟试验环境(如地点、季节、一天中的不同时段)，而且温度可控。
③浸泡试验。在试验中，将样品浸入一定浓度的溶液中，同时受盐组分及水的作用。盐分和湿度是试验加速的主要因素。
恒定环境因子试验最大的缺点是不允许在试验中松驰环境因子的作用，例如在干燥阶段。但在实际自然暴露状态下，环境因子变化一般是阶段性的，因此，恒定环境因子试验往往无法模拟实际自然环境中的降解过程。
2)循环环境因子作用试验。它提供了环境因子作用环境的一种规则变化，首先将试样暴露在水蒸气及S02气体的环境中8h,再打开试验箱，让试样暴露在开放环境中16h，以此循环。有些循环环境因子作用试验不是简单的环境因子作用，而是提供了交变环境因子作用，最典型的例子是气候老化试验箱。该装置采用氤灯或碳弧灯模拟日光的紫外线辐射，采用周期性喷盐溶液模拟降雨和盐粒子的作用，该试验过程由多种环境因子交替作用构成。新的试验方法探索正朝着两个不同的方向发展。先强调改进加速试验中的试验变量；然后集中于制造更全面、功能更强大的加速老化试验设备。当前，循环环境因子试验主要有循环盐雾试验、添加气候因子的循环盐雾试验、多因子综合环境试验等。
①循环盐雾试验。M-ebion型试验箱可作为试验的主体设备，其加速剂为5%Nacl溶液。先在盐雾中暴露1h,再在40℃空气干燥1h，这两部分构成一个试验循环。该试验方法为环境因子提供了一个松驰过程。
②加入气候因素的循环腐蚀试验。该方法最突出的特点是将紫外光照射/凝露试验和Prohesion循环腐蚀试验相结合，兼顾了紫外光照射为主的环境变量和腐蚀试验两方面。
③有紫外辐射功能的循环浸入试验。试验装置采用不锈钢箱体，箱体内有可自由转动的轮轴，试验者可通过计数器设定试验循环。从装置箱体的一端到另一端有8组棒，每组由6根棒组成，每根棒的一端附有试件夹，并设有固定试样的螺栓。沿轴向的8个试样在任何时间暴露在相同试验环境中。4个QUV-340灯泡安装在腔体顶部，位于某一行上的8个试样可直接受紫外光照射。试验箱下半部分充满电解质溶液，当溶液深度达到推荐值时，三排试样棒上的样浸入溶液中，此时两排试样处于干燥状态，另一排置于紫外光照射下。轮轴按计数器设定的程序旋转。此试验装置缺点是由于设计上的不足，例如：控制试验箱温度的热电偶置于紫外灯安装板后面，从而使试样周围的温度受灯泡温度的影响。此外，在浸溃中，被腐蚀的溶液会污染试样表面，从而使样品表面的真实降解情况难以确定。
2、自然加速暴露试验。它是在室外暴露试验的基础上进行的，通过强化一种或多种自然环境因素的作用来实现加速的试验方法，包括水或溶液喷雾试验、强化日照试验、增强热效应黑箱试验。
1)户外水或溶液喷雾试验。其通过周期性向暴露在户外支架上的样品喷水或盐溶液以加速试验。此试验适用于盐、酸、湿度等混合作用下的降解。喷雾可人工或自动喷雾，频率从一周一次到一天数次不等。这种试验会加速外露钢材的腐蚀及涂层的降解。
2)强化日照的加速试验。该方法可通过增加日照强度，延长日照时间，提高涂层的降解率来缩短试验时间。这种试验方法的一个典型例即是EMMA。该试验装置有10个高度抛光和自由移动的铝镜，试验中，镜子的反射将阳光集中在试样表面，使涂层接受高强度的太阳辐射。此外，在一天中的不同时段，装置可通过铝镜的旋转自动跟踪太阳，确保样品表面的阳光辐射始终最强。经测量表明，该试验装置使样品表面的辐射强度可达自然暴露的9倍，但样品表面的降解率仅为自然暴露试验的5倍。一些学者指出，这是由于铝镜对阳光中的可见光区反射率要比对紫外光的反射率高引起的。由于样品长时间暴露在高强度阳光下，致使样品表面温度高达150℃，因此冷却装置必不可少。
基于这种装置，研究人员开发了EMMAQUA。试验中同时引入高强度阳光辐射及高湿度作用，以提高试验的加速性和模拟性，同时使对试样表面的湿度控制更加方便，极大地提高了试验效率。
最近研制出了一种新的试验装置。一个典型的例子是使用双轴追踪和计算机控制的EMMAQUA。它能大幅提高样品单位面积的辐射强度，计算机控制使测试更准确，操作更方便。
上述类型的加速实验装置取得了良好的结果，但其最大的缺点是对气候的依赖性强，需持续晴朗的天气，试验站往往建在沙漠中。
3)加强热效应黑箱试验。随着试样表面温度的升高，涂层的降解速率或金属基体的腐蚀速率将大幅提高。黑箱试验是一种通过提高样品表面温度来加速的一种试验方法。黑箱是一种染成黑色并充满空气的空盒子。箱体安装在固定支架上，水平至5°朝南放置。白天箱体吸收的热量加热了密闭中箱体的空气，由于不流动的空气散热慢，因此，黑箱可使样品表面长期处于高温状态，且温度波动小，从而提高了涂层的降解速度。黑箱通常用于测试汽车涂层。
二、存在的问题及解决方法
1、提高加速试验设计的合理性。首先，应充分考虑环境、过程因素对试验结果的影响，模拟这些因素对涂层体系的综合作用。其次，在试验设计中应运用相关统计学知识，减少试验结果的偶然性，从而使试验更加可靠。最后，采用统计方法对试验数据进行合理处理，将科学测量比较的原则体现在对涂层的评价上，从而保证试验结论的合理性。
2、改进现有试验装置中的不合理因素，设计功能更强大的综合环境试验机。
3、利用现有的分析测试技术，综合评价涂层性能，并设计更适用、更灵敏的测试技术。不论是电化学技术，还是物理或化学测量技术，它们往往反映涂层某方面的性能，为了系统评价涂层性能，需对同一涂层采用多种测量技术进行评价。此外，每种技术都有其自身的局限性。改进这些不足或发展更先进的技术，也是试验结果可靠性的保证。
参考文献：
[1]孙志华.人工气候复合加速试验机的研究[J].环境技术，2015(01).
[2]罗振华.耐候性有机涂层加速老化试验研究进展[J].合成材料老化与应用，2015(03).