羅茜元，藍(lán)永豪，熊 俊，甘 永，朱 軍，王志白 （長(zhǎng)安汽車工程研究總院，重慶 401120）

0 引言

外飾油漆對(duì)汽車外觀質(zhì)量起著重要的作用，是汽車消費(fèi)者評(píng)價(jià)汽車的重要因素之一。汽車的使用年限至少10 a，油漆在使用過程中存在老化現(xiàn)象，顏色、光澤等會(huì)發(fā)生變化［1］，影響車身外觀質(zhì)量。為了模擬這些戶外老化現(xiàn)象，通常在實(shí)驗(yàn)室建立老化試驗(yàn)方法以加速材料的老化。常用的老化方法有氙燈老化和紫外老化。

氙燈老化試驗(yàn)最初應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)等，經(jīng)過后期的改進(jìn)與優(yōu)化，氙燈搭配光學(xué)濾鏡可較好地模擬地球表面的太陽光譜，與實(shí)際的戶外條件較接近，因而應(yīng)用較為廣泛［2］。

紫外老化試驗(yàn)的燈管僅能模擬地球表面的紫外光譜，不能完全模擬戶外條件［3］。雖然紫外老化的光譜與太陽光差別較大，但它能模擬大部分老化現(xiàn)象，同時(shí)紫外老化試驗(yàn)的輻照強(qiáng)度比氙燈老化高，理論上的加速性更好［4］。

汽車外飾油漆開展氙燈老化試驗(yàn)的周期較長(zhǎng)，部分企業(yè)在尋求縮短驗(yàn)證周期的試驗(yàn)方法。由于紫外老化的輻照強(qiáng)度比氙燈老化高，被考慮作為對(duì)氙燈老化加速的方法之一。本研究旨在考察常用油漆樣品在二者之間的試驗(yàn)結(jié)果是否存在相關(guān)性，紫外老化試驗(yàn)對(duì)氙燈老化試驗(yàn)是否存在加速效果。雖然早在2001年，孫思儒等［5］就研究了氙燈老化與紫外老化之間的關(guān)系，但使用的設(shè)備和方法在汽車行業(yè)基本未被采用，本研究采用了汽車行業(yè)常用的試驗(yàn)設(shè)備和方法，試驗(yàn)結(jié)果具有一定的參考意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)選取了A、B、C、D 4個(gè)廠家的各4種顏色（白色、黑色、紅色、銀色）樣品共16個(gè)。

1.2 試驗(yàn)方法

氙燈老化試驗(yàn)采用SAE J 2527—2004中的試驗(yàn)方法。紫外老化試驗(yàn)采用了ASTM G 154—2006中的試驗(yàn)方法。由于UVA340燈管發(fā)出的紫外光譜與太陽光譜中的紫外波段（295～365 nm）最為接近，因此試驗(yàn)選用此燈管。具體內(nèi)容見表1。

表1 兩種老化試驗(yàn)方法Table 1 Two kinds of aging experimental methods

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

氙燈老化采用的是美國Atlas公司的Ci4000（氙燈老化試驗(yàn)箱），它是汽車行業(yè)應(yīng)用較廣泛的旋轉(zhuǎn)式設(shè)備。該設(shè)備具有3層試樣架，可容納65個(gè)樣品。采用S Boro/S Boro濾鏡后的光譜與太陽光譜十分接近，同時(shí)該設(shè)備可噴淋，模擬戶外的雨水和潮濕條件。

紫外老化采用的是美國Q-LAB公司的QUV-Spray紫外光加速老化試驗(yàn)機(jī)，該設(shè)備可安裝多種紫外燈管，僅能模擬紫外光部分（295～365 nm）。同時(shí)通過凝露的方式模擬戶外的潮濕條件。

色差儀采用的是日本Konica Minolta公司的CM-700D。儀器重復(fù)性：色度值標(biāo)準(zhǔn)偏差＜0.04。

光澤度儀采用的是日本Konica Minolta公司的MG268，該設(shè)備屬于三角度測(cè)試儀，具有20°，60°和85°測(cè)試角。儀器重復(fù)性：0.2 GU（10～100 GU）、±0.2%（100～2 000 GU）。

2 結(jié)果及分析

2.1 氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)的相關(guān)系數(shù)

不同廠家的油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的相關(guān)系數(shù)見表2。

由表2可見，4個(gè)廠家的白色油漆在氙燈老化和紫外老化中的相關(guān)性極好，相關(guān)系數(shù)均大于0.9。

A、C、D 3個(gè)廠家的黑色油漆在氙燈老化和紫外老化中具有一定的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在0.5～0.8。B廠家的黑色油漆在二者中的相關(guān)性較差，相關(guān)系數(shù)僅為0.12。

A、B、D廠家的紅色油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的相關(guān)性一般，相關(guān)系數(shù)約0.5。C廠家的紅色油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)＞0.9。

4個(gè)廠家的銀色油漆在氙燈老化和紫外老化中的相關(guān)性均較好，相關(guān)系數(shù)0.79～0.91。

2.2 色差對(duì)比

4個(gè)廠家的油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的色差對(duì)比見圖1。由圖1可見，A、B、C 3個(gè)廠家的白色油漆在氙燈老化和紫外老化中經(jīng)受同等的輻照量（1 760 kJ）后，色差基本一致。氙燈老化試驗(yàn)需要開展56 d，而紫外老化試驗(yàn)僅需開展34 d。因此，紫外老化對(duì)氙燈老化有加速作用。D廠家的白色油漆在紫外老化試驗(yàn)中輻照1 760 kJ（34 d）后，色差僅相當(dāng)于氙燈老化500 kJ（16 d）后的效果。對(duì)于該樣品，紫外老化對(duì)氙燈老化無加速作用。

4個(gè)廠家的黑色油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的色差相近，均小于0.5。紫外老化試驗(yàn)輻照1 760 kJ（34 d）后的色差值小于氙燈老化1 000 kJ（32 d）后的色差值。對(duì)于黑色油漆，紫外老化對(duì)氙燈老化無加速作用。

圖1 4個(gè)廠家的油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的色差對(duì)比Figure 1 The color difference comparison among the paint from four manufacturers in xenon arc and UV aging test

A、B廠家的紅色油漆在紫外老化中輻照1 760 kJ（34 d）后的色差與氙燈老化1 000 kJ（32 d）后的結(jié)果相同；C、D廠家的紅色油漆在紫外老化中輻照1 760 kJ（34 d）后的色差僅與氙燈老化500 kJ（16 d）后的結(jié)果相同。對(duì)于紅色油漆，紫外老化對(duì)氙燈老化亦無加速作用。

A、B、C 3個(gè)廠家的銀色油漆在紫外老化中輻照1 760 kJ（34 d）后的色差相當(dāng)于氙燈老化2 500 kJ（80 d）后的大小，即紫外老化對(duì)氙燈老化起到明顯的加速作用。D廠家的銀色油漆在紫外老化中輻照了1 760 kJ（34 d）后的色差相當(dāng)于氙燈老化500 kJ（16 d）后的效果，對(duì)于該樣品，紫外老化對(duì)氙燈老化無加速作用。

2.3 光澤度對(duì)比

4個(gè)廠家的油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的光澤度對(duì)比見圖2。由圖2可見，所有油漆樣品在氙燈老化和紫外老化中的光澤度變化率一致，均無較大的變化。紫外老化對(duì)氙燈老化無加速效果。

圖2 4個(gè)廠家的油漆在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的光澤度對(duì)比Figure 2 The gloss comparison among the paint from four manufacturers in xenon arc and UV aging test

3 結(jié)語

（1） 白色和銀色油漆樣品在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的相關(guān)性較好，黑色和紅色油漆樣品在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的相關(guān)性一般；

（2） 對(duì)于油漆樣品的色差變化，有些樣品的紫外老化對(duì)氙燈老化具有加速作用，如A、B、C廠家的白色油漆和銀色油漆；對(duì)黑色和紅色油漆樣品，紫外老化對(duì)氙燈老化無加速作用。

（3） 各個(gè)油漆樣品在氙燈老化和紫外老化試驗(yàn)中的光澤度變化基本一致，紫外老化對(duì)氙燈老化無加速作用。