不同PVC外墙色漆户外曝晒色差测试与数据分析
郭京林，刘洪亮，丁帅，陈向新（河北晨阳工贸集团有限公司,河北省水性涂料工程技术研究中心,河北保定72550）
1.1 65%PVC 苯丙外墙漆
1# 组样板情况如图1 所示，测试数据列于表3。
从图2 可以看出此档样品户外耐候情况， 洋红级外墙红依然明显严重褪色，但是酞青绿、酞青蓝、外墙橙等外墙有机颜色变色程度减轻，铁红、炭黑两个颜色色差轻微，铁黄有一定程度变暗影响了色差测试数值。总体来看，除了洋红和外墙红，其他颜色目视都无明显问题。
0 引言
在外墙涂装工程销售和投标过程中，经常有客户会询问到外墙产品质保期限和耐候能力的问题。遇到此类问题，不论是销售人员还是技术人员往往也只是凭借经验和产品档次提供一个模糊的参考时间。外墙漆耐候性的评估， 在外墙国标中是采用GB/T 1865-1997 《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露》进行测试，以250~600 h 测试后的状态进行评级的。就色漆颜色变化方面来说，加速测试与真实户外条件相比具有一定局限性，并不能真实反映出漆膜颜色的实际表现。国外相关标准中， 日本工业标准JISK5663-2003《合成树脂涂料》中规定采取人工加速老化与户外曝晒12 个月相结合的方法， 得到的结果更具有参考价值。国内一些标准，如HG/T 3792-2014《交联型氟树脂涂料》也建议企业在人工加速和户外曝晒之间进行选择。
1 实验部分
结合市场上外墙乳胶漆的测试情况及实际应用情况， 设计了6 种具有代表性的外墙平涂产品（见表2），将某进口品牌外墙色浆共9 种（见表1）以3%和10%的添加量分别加入到外墙白漆中制作36 种色漆，然后以100 μm 线棒将色漆在150 mm×70 mm×（0.1~0.2） mm 铝板上制膜，在符合GB/T 9278-2008《涂料试样状态调节和试验的温湿度》的环境中养护完成后分成两组，一组在本单位专用曝晒场（年平均气温12℃,年平均降水量550 mm,温带季风性气候）进行了24 个月曝晒测试，另一组在室内阴凉干燥处贮存。测试期满将样板取下清理，与室内存放组进行色差测试，并按照GBT1766-2008 《色漆和清漆涂层老化的评级方法》中4.2 的方法对色差进行评级。
1.1 65%PVC 苯丙外墙漆
1# 组样板情况如图1 所示，测试数据列于表3。
由图1 可以看出此档样品户外耐候情况， 外墙洋红和外墙红色浆所调配颜色颜色出现严重褪色， 铁红铁黄和炭黑3 种无机色浆表现较好， 其他颜色均出现明显的褪色和变暗现象， 白漆的对照组试样板也出现了轻微了黄变。本档次产品耐沾污效果也不甚理想，对涂膜颜色也会造成一定影响。
1.2 56%PVC 苯丙外墙漆
2# 组样板情况如图2 所示，测试数据列于表4。
1.3 50%PVC 纯丙耐候外墙漆
3# 组样板情况如图3 所示，测试数据列于表5。
由表5 可知，3# 组（50%PVC 纯丙耐候外墙漆）3个无机颜色的色差，与2#（56%PVC 苯丙外墙漆）产品基本接近，都在可以接受的范围。洋红和外墙红褪色依然明显，但是色差值比2# 组有明显的下降，大部分颜色评级优于2# 组产品1~2 个等级。
1.4 50%PVC 苯丙外墙弹性漆测试
4# 组样板情况如图4 所示，测试数据列于表6。
由表5、表6 可以看出，同等PVC 产品，4# 组苯丙外墙弹性漆耐候性能整体明显低于3# 组（纯丙耐候外墙漆），说明树脂的分子结构对涂膜中树脂对颜料的保护起到关键作用，4# 组整体耐候等级比3# 组低一级左右，铁红、铁黄等颜色都有明显的变深变暗，甚至低于2# 组56%PVC 苯丙外墙漆，分析原因可能为乳液聚合过程中单体含量、种类有较大区别。
1.5 47%PVC 苯丙外墙弹性漆
5# 组样板情况如图5 所示，测试数据列于表7。
5# 组47%PVC 苯丙外墙弹性漆与4# 组配方体系相近，得到的测试结果也比较相近，说明本测试结果比较稳定，具有一定的重现性。5# 组与4# 组相比PVC 略低，测试数据整体有轻微提高，说明颜料在涂层中的耐候对PVC 比较敏感。
1.6 37%PVC 苯丙外墙漆
1.6 37%PVC 苯丙外墙漆
6# 组样板情况如图6 所示，测试数据列于表8。
6# 组37%PVC 苯丙外墙漆为PVC 低的外墙产品，从测试结果来看，各支色浆褪色都不是非常剧烈，即使是外墙红和洋红等耐候性相对较差的颜色， 褪色也在目视可接受范围内。数据评级都在3 级以内。将同是苯丙乳液不同PVC 的1# 组65%PVC 苯丙外墙漆、2#组和6# 组对比可以发现，颜料的耐候对PVC 的依赖非常大，即使颜料耐候等级达到8 级，在中低档配方体系中耐候性表现也非常不理想，但在中低PVC 体系中则能达到比较好的效果。
2 数据处理与讨论
对测试所得到的数据进行进一步处理， 以期得到更全面、直观的趋势。
2.1 整体数据汇总处理
将所有产品3%色浆加量的色差数据汇总，见图7。
将所有产品3%色浆加量的色差数据汇总，见图7。
从图7 已经可以看出不同漆和不同色浆而候测试曝晒后色差的大致趋势。色浆的色差值从左到右依次排列，尤其在右侧几支有机色浆部分，能够比较直观的看出各个档次产品对色浆的保护能力。但是由于个别数值的波动， 如37%PVC 档次在酞青绿上的波动，使图标整体看起来还是略显凌乱。因此我们再换一种处理方式。
2.2 色浆耐候等级的横向对比
将各组数据的耐候评级进行整理，并做成雷达图8。
△E-该组漆添加某种色浆的曝晒色差
从图8 已经可以看到一款外墙产品在不同颜色上的表现，整体数值依然向洋红、外墙红等有机色浆方向偏移，说明这个方向的色浆耐候评级整体趋低。以黄色线条为例， 线条内面积则可认为是该档次产品的耐候性，面积越小耐候性越高。
2.3 累加和平均值分析
为了进一步更直观地表征样本中6 组产品和9 支色浆的耐候性情况，建立了相应的评估公式。
公式一：
一种色浆在所有6 组漆中积累色差平均值
△E-该色浆在某种漆中色差
△E-该色浆在某种漆中色差
n———漆的种类（3%色浆加量和10%色浆加量看做两种漆）
将数据测试表格中的数据经式（1）处理，可得到一组数据， 即不同色浆在所有6 组漆中的累计色差平均值， 这组数据可以将不同组的外墙配方对耐候性的影响缩小，更直观的表现出某一色浆本身的耐候能力。
从图9 可以看出，9 种色浆虽然在原始参数上光稳定性和耐候评级比较相近， 但实际测试结果的差别很大。3 个无机颜色色差很小，变色不明显，但是洋红和外墙红这类有机色浆，户外曝晒后的效果很不理想。虽然本测试是模拟高加量单一色浆种类的极端情况，但是在复色调配中也具有一定指导意义。在外墙调色中，即使是高耐候有机色浆，也应该尽量避免当做主体色使用，只能作为无机颜色的补充和修饰。
式（1）讨论了排除不同组漆的影响，探讨纯色浆因素对涂膜户外曝晒变色的影响， 当然也可以排除色浆影响不同组漆在户外曝晒中的状况，建立评估公式。从图9 可以看出，9 种色浆虽然在原始参数上光稳定性和耐候评级比较相近， 但实际测试结果的差别很大。3 个无机颜色色差很小，变色不明显，但是洋红和外墙红这类有机色浆，户外曝晒后的效果很不理想。虽然本测试是模拟高加量单一色浆种类的极端情况，但是在复色调配中也具有一定指导意义。在外墙调色中，即使是高耐候有机色浆，也应该尽量避免当做主体色使用，只能作为无机颜色的补充和修饰。
一种漆在不同色浆累计色差平均值
△E-该组漆添加某种色浆的曝晒色差
n ——— 色浆的种类
根据式（3）将数据测试阶段6 组样本的数值进行整理计算，可得到一组数据，即不同的漆在一套色浆中的户外曝晒积累色差平均值。把3%色浆加量和10%色浆加量的产品看做两种漆， 该组数据的柱状图如图10 所示。
通过图10，可以很直观地看出本次测试所使用的6 组综合色漆的耐候性：
公式一：
一种色浆在所有6 组漆中积累色差平均值
上述结果与实际的经验基本能够保持一致，涂层保色性随涂膜PVC 的降低而提高。65%PVC 的外墙漆的累计色差平均值偏大， 说明在这个组的有机颜料色漆具有更高的褪色风险，所以在应用前准备阶段，尤其是在工程设计和销售推介阶段， 应尽量使用其他颜色或更高档次的产品代替。
50%PVC 外墙纯丙色差值小于47%PVC 外墙弹性，说明纯丙乳液除自身耐候性更好以外，对颜料的保护作用也强于苯丙乳液。
2.4 复色平行试验对比
通过累加平均值分析的方法已经能够得到比较理想的结果， 在样本范围内也可以进行比较有意义的对比， 但是实验数值和使用情况到底能到达何种契合程度，则需要引入实验期间平行进行的复色实验数据。在标准样本户外测试期间， 平行进行了一些有实际涂装工程的复色产品的对比测试， 并对本单位周边有参考价值的工程进行了回访。
