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摘要：分析了目前國內(nei) 外普遍使用的不同樹脂體(ti) 係彩塗板，在幾個(ge) 不同地區的3年戶外曝曬結果和氙燈老化試驗箱的加速試驗結果。研究了不同試驗條件下樣品的顏色變化、失光等性能的相關(guan) 性。研究表明，對於(yu) 樣品的某些性能，實驗室加速試驗在一定程度上可以再現戶外真實曝曬情況，為(wei) 彩塗板質量研究提供加速試驗依據。但因為(wei) 酸雨、鹽霧、黴菌、工業(ye) 沉降物等戶外因素的影響，實驗室加速試驗無法完全模擬戶外試驗中所出現的所有老化現象。
彩塗板因其具有優(you) 良的成型性能，耐久性能和裝飾性能，廣泛應用於(yu) 建築、家電和家具等行業(ye) 。國外生產(chan) 和研究彩塗板已超過50年的曆史，而國內(nei) 生產(chan) 彩塗板的曆史不到20年，對彩塗板的性能研究更是十分有限。本文主要研究彩塗板的戶外曝曬和實驗室加速耐候試驗及它們(men) 之間的相關(guan) 性。
為(wei) 了研究不同地區的戶外曝曬情況，我們(men) 分別在寶鋼廠內(nei) 、北京、廣州、海南、重慶5個(ge) 地區對12種目前國內(nei) 外普遍使用的不同樹脂體(ti) 係彩塗板進行戶外曝曬試驗。戶外曝曬時間一共是3年，每隔1年測試樣品的顏色變化、失光、粉化等性能。
在進行戶外曝曬的同時，我們(men) 也進行了實驗室加速耐候試驗。在Q-SUN氙燈試驗箱中曝曬1000小時，實驗室加速耐候試驗根據國家標準GB/T 13448-2006中的方法設定測試條件，具體(ti) 參數如表1所示。
| 表1 Q-SUN測試程序 | ||
| 過濾器 | 光強 | 測試循環 |
| 日光過濾器 | 0.55W/m²/nm @340nm | (1)70℃黑板溫度，35%相對濕度下光題40分鍾； 2)光照和正麵水噴淋20分鍾； (3)70℃黑板溫度，50%相對濕度下光照60分鍾； （4）38℃黑板溫度，95%相對濕度下黑暗和正麵水噴淋60分鍾 |
3.1 試驗結果的初步分析
戶外曝曬和實驗室加速耐候試驗結束後，我們(men) 選取測量了6個(ge) 樣品的顏色變化、失光、粉化等數值。在測量這些參數的過程中，我們(men) 發現了以下一些問題。
戶外曝曬受環境的影響很大，除了光照、溫度、濕度的主要作用，酸雨、鹽霧、黴菌、工業(ye) 沉降物等戶外因素也同時對材料造成破壞。由於(yu) 海南、廣州是沿海氣候條件，所以樣品的戶外曝曬會(hui) 受到鹽霧、黴菌等條件的影響：重慶地區受酸雨的影響較大：而寶鋼試驗點位於(yu) 工業(ye) 環境中，各種工業(ye) 汙染物的沉降量很大，對樣品的影響也很大。所以隻有北京地區的樣品受汙染的程度較小，實驗室加速耐候試驗結果與(yu) 北京戶外曝曬結果之間的相關(guan) 性較好。
由於(yu) 在測試樣品的顏色變化、失光、粉化等性能之前，我們(men) 對樣品進行了清洗，所以有些測試結果並不能反映樣品的真實老化結果。如，在北京地區第三年的顏色變化還不如第二年的顏色變化厲害，主要是因為(wei) 當我們(men) 對樣品進行清洗後，樣品露出了沒有發生老化的新的表層，所以才出現以上描述的測試結果。因此，我們(men) 隻考慮戶外曝曬第一年和第二年的測試結果。
由於(yu) 酸雨、鹽霧、黴菌、工業(ye) 沉降物等戶外因素的影響，即使戶外曝曬之間的相關(guan) 性也不是很好。相比之下，實驗室加速測試與(yu) 戶外曝曬之間的相關(guan) 性反而更好一些。我們(men) 將在下麵的章節中重點研究Q-SUN氙燈光老化試驗箱與(yu) 戶外曝曬之間的關(guan) 係。
3.2 戶外曝曬之間及與(yu) Q-SUN氙燈老化試驗箱試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 性
3.2.1 各地區戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 性
對於(yu) 樣品的顏色變化，我們(men) 首先研究戶外曝曬試驗結果各地區之間的相關(guan) 性如何。下麵的表2是幾個(ge) 不同地區戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 係數，rs(spearman相關(guan) 係數)。該相關(guan) 係數指的是利用兩(liang) 種不同的測試方法對一組樣品進行測試，所得實驗結果之間的相關(guan) 性。相關(guan) 係數rs的計算公式為(wei) ：rs=1-6Σdi2/[n(n2-1)]，其中n指的是樣品的個(ge) 數，d指的是兩(liang) 列排序中每一組排位數之間的差值。rs越接近於(yu) 1，相關(guan) 性越好。
通過觀察表2中的數據，我們(men) 發現，戶外曝曬之間的Spearman相關(guan) 係數不是很好。即使是同一地區，曝曬1年和曝曬2年的試驗結果之間的相關(guan) 性也不全是好的，其中隻有寶鋼1年與(yu) 寶鋼2年之間的相關(guan) 係數為(wei) 1，其它的相關(guan) 係數都小於(yu) 1，如海南1年與(yu) 海南2年之間的相關(guan) 係數隻有0.66。不同地區之間的相關(guan) 係數更是不理想，有的甚至是負數，如廣州1年、廣州2年、重慶1年、重慶2年與(yu) 海南2年之間的相關(guan) 係數都是負數。
以上已經提到，戶外曝曬之間的相關(guan) 係數不是很好，主要是因為(wei) 戶外曝曬受到酸雨、鹽霧、黴菌、工業(ye) 沉降物等戶外因素的影響較大，我們(men) 甚至發現在寶鋼試驗點的樣品表麵出現黃斑或黑斑。
3.2.2 Q-SUN氙燈加速耐候老化試驗箱與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 性
在研究戶外曝曬不同地區之間的相關(guan) 性的同時，我們(men) 也研究了Q-SUN氙燈加速耐候老化試驗箱與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 性，具體(ti) 相關(guan) 係數如表3所示。
| 表3 Q-SUN與戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關係數 | |
| 曝曬地區及時間 | 與Q-SUN 1000小時之間的相關係數 |
| 北京1年 | 0.83 |
| 北京2年 | 0.94 |
| 寶鋼1年 | 0.71 |
| 寶鋼2年 | 0.71 |
| 廣州1年 | 0.60 |
| 廣州2年 | 0.66 |
| 海南1年 | 0.94 |
| 海南2年 | 0.60 |
| 重慶1年 | 0.71 |
| 重慶2年 | 0.54 |
與(yu) 表2相比較，表3中Q-SUN與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 係數反而不是很差，一般都大於(yu) 0.60。Q-SUN耐候試驗箱與(yu) 北京試驗點的相關(guan) 係數都大於(yu) 0.80，與(yu) 北京2年的相關(guan) 係數高達0.94。
在戶外複雜曝曬因素的影響下，我們(men) 能得到表3所示的Q-SUN氙燈耐候試驗設備與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品顏色變化之間的相關(guan) 係數，已經說明它們(men) 之間的相關(guan) 性較好了。下麵我們(men) 接著分析在Q-SUN中測試多長時間相當於(yu) 戶外曝曬多久的效果。
3.2.3 Q-SUN與(yu) 戶外曝曬試驗時間之間的對比
為(wei) 了得到實驗室加速耐候測試與(yu) 戶外曝曬試驗結果之間的關(guan) 係，也就是通常大家比較關(guan) 心的一個(ge) 問題一對於(yu) 材料的某種變化，如果加速測試與(yu) 戶外結果的相關(guan) 性足夠好，那麽(me) 在Q-SUN測試多長時間相當於(yu) 戶外曝曬多久的效果。
本文研究了在Q-SUN中測試1000小時分別相當於(yu) 在北京、寶鋼、廣州、海南、重慶曝曬多少時間。
下麵舉(ju) 例說明我們(men) 的分析方法，如當我們(men) 研究在Q-SUN氙燈老化實驗設備中測試1000小時相當於(yu) 在北京曝曬多少時間時，我們(men) 首先分別測量了樣品在Q-SUN氙燈老化試驗箱中測試1000小時、在北京曝曬1年和在北京曝曬2年後樣品的顏色變化，用△E來表示，如表4所示。
| 表4 樣品在Q-SUN及北京曝曬後的顏色變化 | |||
| 樣品編號 | △E(Q-SUN 1000h) | △E(北京1年) | △E(北京2年) |
| 1 | 1.31 | 1.86 | 4.61 |
| 2 | 6.87 | 1.82 | 5 |
| 3 | 1.5 | 2.21 | 5.11 |
| 4 | 0.33 | 1.15 | 3.39 |
| 5 | 0.21 | 0.86 | 3.37 |
| 6 | 1.28 | 1.2 | 4.56 |
本次試驗由於(yu) 我們(men) 的測量數值較少，隻能大體(ti) 知道在Q-SUN氙燈老化實驗箱中測試1000小時，樣品的顏色變化沒有在北京曝曬1年的厲害，不過無法準確計算出到底相當於(yu) 在北京曝曬幾個(ge) 月的結果。
所以我們(men) 建議，以後進行耐候試驗時，應該多取幾個(ge) 時間段對樣品進行測量。在一個(ge) 試驗中，包括初始值在內(nei) 至少要測量5次。例如以上這個(ge) 試驗，對於(yu) Q-SUN測試，我們(men) 至少要測量初始值即0小時、200小時、400小時、600小時、800小時及1000小時的結果，而在北京曝曬2年的試驗，至少要測量初始值即0個(ge) 月、6個(ge) 月、1年、18個(ge) 月及2年的結果。
通過觀察表4，我們(men) 同時發現，Q-SUN日曬老化試驗箱測試時間不夠長，應該再多測試一些時間，如2000h或3000h。
| 表4 樣品在Q-SUN及北京曝曬後的顏色變化 | |||
| 樣品編號 | △E(Q-SUN 1000h) | △E(北京1年) | △E(北京2年) |
| 1 | 1.31 | 1.86 | 4.61 |
| 2 | 6.87 | 1.82 | 5 |
| 3 | 1.5 | 2.21 | 5.11 |
| 4 | 0.33 | 1.15 | 3.39 |
| 5 | 0.21 | 0.86 | 3.37 |
| 6 | 1.28 | 1.2 | 4.56 |
3.3戶外曝曬之間及與(yu) Q-Sun試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 性
3.3.1各地區戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 性
對於(yu) 樣品的失光率，我們(men) 同樣首先研究戶外曝曬試驗結果各地區之間的相關(guan) 性如何。下麵的表5是幾個(ge) 不同地區戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 係數。
通過觀察表5中的數據，我們(men) 發現，戶外曝曬之間的相關(guan) 係數不是很好。即使是同一地區，曝曬1年和曝曬2年的試驗結果之間的相關(guan) 性也不全是好的，其中廣州1年與(yu) 廣州2年之間的相關(guan) 係數隻有0.17。不同地區之間的相關(guan) 係數更是不理想，尤其是海南1年、海南2年與(yu) 其它地區之間的相關(guan) 係數。
3.3.2 Q-SUN氙燈耐候老化試驗機與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 性
在研究戶外曝曬不同地區之間的相關(guan) 性的同時，我們(men) 也研究了Q-SUN與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 性，具體(ti) 相關(guan) 係數如表6所示。
與(yu) 表5相比較，表6中Q-SUN氙燈耐候老化試驗機與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 係數反而不是很差，一般都大於(yu) 0.60。Q-SUN氙燈耐候加速老化試驗箱與(yu) 寶鋼1年的相關(guan) 係數高達0.94。
| 表6 Q-SUN與戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的Spearman相關係數 | |
| 曝曬地區及時間 | 與Q-SUN 1000小時之間的相關係數 |
| 北京1年 | 0.84 |
| 北京2年 | 0.76 |
| 寶鋼1年 | 0.94 |
| 寶鋼2年 | 0.77 |
| 廣州1年 | 0.86 |
| 廣州2年 | 0.54 |
| 海南1年 | 0.53 |
| 海南2年 | 0.64 |
| 重慶1年 | 0.71 |
| 重慶2年 | 0.71 |
在戶外複雜曝曬因素的影響下，我們(men) 能得到表6所示的Q-SUN人工加速氙燈老化試驗箱與(yu) 戶外曝曬試驗中樣品失光率之間的相關(guan) 係數，已經說明它們(men) 之間的相關(guan) 性較好了。不過同樣因為(wei) 本次試驗我們(men) 的測量數值較少，隻能大體(ti) 知道在Q-SUN氙燈老化試驗箱中測試1000小時，樣品的失光率相當於(yu) 寶鋼2年的結果，而無法計算出一個(ge) 準確的數值。
本文研究了幾種不同樹脂體(ti) 係彩塗板的戶外曝曬和實驗室加速耐候試驗。通過本次試驗，我們(men) 認識到戶外曝曬是實驗室加速耐候試驗的基礎，積極開展戶外老化測試是非常重要的，要利用戶外曝曬試驗指導實驗室加速測試。由於(yu) 戶外曝曬因素的複雜性，如曝曬樣品受到酸雨、鹽霧、黴菌、工業(ye) 沉降物的影響，實驗室加速試驗無法完全模擬戶外試驗中出現的所有老化現象。
通過合理評估和統計分析，對於(yu) 樣品的顏色變化和失光率，我們(men) 得到了較好的Q-SUN人工加速氙燈老化試驗箱與(yu) 戶外曝曬之間的相關(guan) 係數。通過本次試驗，我們(men) 還注意到試驗過程中一些需要改進的地方：對戶外曝曬樣品進行評估前，應清洗一半樣品而不是全部清洗，以免以後再次評估時無據可查。
在試驗過程中，包括初始值在內(nei) 至少對樣品評估5次，以免數據過少不便於(yu) 統計分析試驗結果。試驗終點的確定也很重要，比如本次試驗中，樣品的某些性能在實驗室加速試驗中沒有達到戶外曝曬的老化程度。
還有很重要的一點，就是現有實驗室加速試驗方法的局限性。如，我們(men) 可以加入酸雨模擬試驗（可在Q-SUN Xe-3HD型號中實現）來模擬重慶地區的曝曬環境，加入紫外鹽霧複合試驗同（可在+Q-FOG中實現）來模擬海南、廣州沿海地區的曝曬環境。
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