彩涂板户外老化测试与实验氙灯耐气候试验方法，哪一种更好？

彩涂板老化试验的现状

彩涂板因其优良的成型性、耐久性和装饰性能，被广泛应用于建筑、家电、家具等行业。国外对彩涂板的生产和研究已有50多年的历史，而国内对彩涂板的生产还不到20年，因此对彩涂板性能的研究非常有限。本文主要研究彩涂板的室外暴露和实验室加速耐候试验及其相关性。

室外暴露和实验室加速风化试验方法

为了研究不同地区的室外暴露情况，我们在宝钢、北京、广州、海南、重庆等地对目前国内外广泛使用的12种不同树脂体系的彩涂板进行了室外暴露试验。户外曝晒时间共计3年，每隔一年对样品的颜色变化、失光、粉化等性能进行检测。在户外曝晒的同时，我们还在实验室进行了加速风化试验。在Q-Sun氙气灯试验箱中暴露1000小时，实验室加速老化试验按照国家标准GB/T 13448-2006设定试验条件，具体参数见表1。

表1 Q-SUN氙灯耐气候试验箱测试程序

室外曝晒和实验室氙灯耐气候试验的结果分析

试验结果的初步分析

经过户外曝晒和实验室加速风化试验，我们选择并测量了6个样品的颜色变化、失光率、粉碎度等数值。在测量这些参数的过程中，我们发现了以下问题。

户外曝晒受环境的影响很大。除了光照、温度和湿度的主要影响，酸雨、盐雾、霉菌和工业沉积物等户外因素也会对材料造成损害。由于海南和广州属于沿海气候条件，样品的室外暴露会受到盐雾、霉菌等情况的影响；重庆受酸雨的影响较大；但宝钢试验场位于工业环境中，各种工业污染物的沉降量很大，对样品的影响也很大。因此，只有北京的样品污染较小，实验室的加速老化试验结果与北京的户外暴露结果有很好的相关性。

由于我们在测试样品的颜色变化、变色和粉化之前对其进行了清洗，所以有些测试结果不能反映样品的真实老化结果。例如，在北京，第三年的颜色变化没有第二年那么严重，主要是因为我们清洗了样品后，样品出现了新的表层，没有老化，所以出现了上述的测试结果。因此，我们只考虑第一年和第二年的室外暴露的测试结果。

由于受到酸雨、盐雾、霉菌和工业沉积物等户外因素的影响，即使是户外暴露之间的相关性也不是很好。相比之下，加速实验室测试和户外暴露之间的相关性要好一些。我们将在下面的章节中重点讨论Q-Sun氙气灯试验箱与户外暴露之间的关系。

• 各地区户外曝晒试验中样品颜色变化的相关性

对于样品的颜色变化，我们首先研究不同地区之间的户外暴露测试结果的相关性。下面的表2显示了几个不同地区的室外曝晒试验中样品颜色变化的相关系数rs[4]（spearman相关系数）。相关系数是指用两种不同的测试方法测试一组样品所得到的实验结果之间的相关性。相关系数rs的计算公式为：rs=1-6∑di2/[n(n2-1)]，其中n指的是样品的数量，di指的是两列中每组的排名号之差。rs越接近于1，相关度越高。

表2几个不同地区的户外暴露试验中样品颜色变化之间的Spearman相关系数

通过观察表2中的数据，我们发现户外暴露之间的Spearman相关系数不是很好。即使在同一地区，暴露一年和暴露两年的测试结果之间的相关性也不尽如人意。其中，只有宝钢一年与宝钢两年的相关系数为1，其他相关系数均小于1，如海南一年与海南两年的相关系数仅为0.66。不同地区之间的相关系数并不理想，有些甚至是负的。例如，广州1年、广州2年、重庆1年、重庆2年和海南2年之间的相关系数都是负的。

如上所述，室外暴露的相关系数不是很好，主要是因为室外暴露受室外因素的影响很大，如酸雨、盐雾、霉菌、工业沉积物等。我们甚至发现，在宝钢试验场的样品表面有黄斑或黑斑。

• Q-Sun氙气灯试验箱与户外暴露试验中样品颜色变化的相关性

在研究不同地区户外暴露的相关性的同时，我们还研究了Q-Sun氙气灯试验箱与户外暴露试验中样品颜色变化的相关性。具体的相关系数如表3所示。

与表2相比，表3中Q-Sun氙气灯试验箱与户外曝晒试验中样品颜色变化的相关系数不是很差，一般在0.60以上。Q-SUN氙气灯试验箱与北京试验场的相关系数大于0.80，Q-SUN氙气灯试验箱与北京试验场两年的相关系数更是高达0.94。

在复杂的户外曝晒因素影响下，我们可以得到表3所示的Q-SUN氙气灯试验箱与户外曝晒试验中样品颜色变化的相关系数，说明它们之间的相关性很好。接下来，我们将分析在Q-Sun氙气灯试验箱中测试的时间长短的影响，这相当于在户外暴露的时间。

• Q-Sun氙气灯试验箱与户外暴露试验时间的比较

为了得到实验室加速老化试验与户外暴露试验结果之间的关系，也就是大家普遍关心的--如果加速试验与户外结果之间的相关性足够好，对于某种变化的材料来说，在Q-Sun氙灯试验箱中试验需要多长时间就相当于户外暴露的效果。在本文中，在Q-Sun氙气灯试验箱中的1000小时相当于分别在北京、宝钢、广州、海南和重庆的暴露时间。

这里有一个例子来说明我们的分析方法。例如，当我们研究在Q-Sun氙气灯试验箱中的暴露时间相当于1000小时时，我们首先测量样品在Q-Sun氙气灯试验箱中暴露1000小时、在北京暴露1年和在北京暴露2年后的颜色变化，并以△E表示，如表4所示。

样品编号 △E（Q-SUN1000h） △E（在北京1年） △E（在北京2年）

在本次实验中，由于测量值较少，我们只能大致知道样品在Q-Sun氙气灯试验箱中测试1000小时后的颜色变化没有在北京曝光一年后的颜色变化严重，但我们无法准确计算出相当于在北京曝光几个月的结果。

因此，我们建议，在未来，我们应该多采取几个时间段来测量样品。在一个试验中，初始值应该至少测量5次。例如，在上述实验中，对于Q-Sun氙气灯试验箱，我们至少应该测量初始值，即0小时、200小时、400小时、600小时、800小时和1000小时的结果，而对于在北京的两年暴露试验，我们至少应该测量初始值，即0个月、6个月、1年、18个月和2年的结果。

通过观察表4，我们还发现，Q-Sun氙气灯试验箱的试验时间不够长，所以应该多试验一些时间，如2000h或3000h h。

• 不同地区的室外曝晒试验中样品损失率的相关性

对于样品的失光率，我们也首先研究了不同地区之间户外曝晒试验结果的相关性。下面的表5显示了几个不同地区的户外曝晒试验中样品失光率之间的相关系数。

表5 几个不同地区户外曝晒试验中样品失光率的相关系数。

通过观察表5中的数据，我们发现户外暴露之间的相关系数不是很好。即使在同一地区，暴露一年和暴露两年的测试结果之间的相关性也不尽如人意，广州一年和广州两年的相关系数只有0.17。不同地区之间的相关系数也不理想，尤其是海南一年和海南两年与其他地区的相关系数。

• Q-SUN实验氙灯耐气候试验箱与户外暴露试验中样品损失率的相关性

在研究不同地区户外曝晒相关性的同时，我们还研究了Q-SUN氙气灯试验箱与户外曝晒试验中样品损失率的相关性。具体的相关系数如表6所示。

表6 Q-SUN实验氙灯耐气候试验箱与户外曝晒试验中样品损失率的Spearman相关系数

与表5相比，表6中Q-Sun实验氙灯耐气候试验箱与户外曝晒试验中样品损失率的相关系数不是很差，一般都在0.60以上。Q-Sun氙气灯试验箱与宝钢一年的相关系数高达0.94。

在复杂的户外曝晒因素影响下，我们可以得到表6所示的Q-Sun实验氙灯耐气候试验箱与户外曝晒试验中样品损耗率的相关系数，说明它们之间的相关性很好。但由于本次试验的测量值较少，我们只能大致知道样品在Q-Sun氙气灯试验箱中测试1000小时后的失光率相当于宝钢2年的结果，所以无法计算出准确的数值。

结论和建议

本文研究了几种不同树脂体系的彩涂板的室外暴露和实验室加速老化试验。通过本实验，我们认识到室外暴露是实验室加速老化试验的基础，积极开展室外老化试验是非常重要的。我们应该用室外暴露试验来指导实验室的加速试验。由于户外暴露因素的复杂性，如酸雨、盐雾、霉菌和工业沉积物等，实验室加速试验不能完全模拟户外试验中的所有老化现象。

通过合理的评估和统计分析，我们得到了Q-SUN实验氙灯耐气候试验箱和户外暴露对样品颜色变化和失光率的良好相关系数。

通过这次实验，我们也注意到实验过程中需要改进的一些地方。

在对户外曝晒样品进行评估之前，应该清洗一半的样品，而不是全部清洗，这样对以后的评估就没有证据。

在试验过程中，至少要对样品进行五次评估，包括初始值，这样可以避免数据太少而无法对试验结果进行统计分析。

确定试验的终点也很重要。例如，在这次试验中，样品的某些性能没有达到实验室加速试验中室外暴露的老化程度。

另一个重要的点是现有的实验室加速试验方法的局限性。例如，我们可以增加酸雨模拟试验（可在Q-Sun Xe-3HD模型中实现）来模拟重庆的暴露环境，增加紫外线盐雾复合试验（可在QUV+Q-Fog中实现）来模拟海南和广州沿海地区的暴露环境。