Tại sao lớp phủ ngoài trời bị phấn và mất độ bóng sau khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời

Thời tiết ngoài trời & Độ bền tia cực tím

Lớp phủ ngoài trời trông sắc nét khi ứng dụng - độ bóng hoàn toàn, màu sắc phong phú, bề mặt mịn - và bắt đầu bị phấn, phai màu hoặc mờ đi sau một mùa phơi nắng không phải là do lỗi sản xuất. Sự mất phấn và mất độ bóng là kết quả tích lũy tự nhiên của quá trình phân hủy quang UV tác động lên chất kết dính polyme theo thời gian và chúng sẽ xảy ra ở bất kỳ lớp phủ nào không có công thức đặc biệt để chống lại chúng.

Đánh phấn và mất độ bóng do tia cực tím thực sự là gì

Phấn là lớp có thể nhìn thấy được của các sản phẩm phân hủy nhựa dạng bột, lỏng lẻo, hình thành trên bề mặt lớp phủ sau khi tiếp xúc với tia cực tím kéo dài. Khi các chuỗi polyme trong chất kết dính hấp thụ bức xạ tia cực tím, chúng sẽ trải qua quá trình phân cắt quang hóa – vỡ thành các đoạn chuỗi ngắn hơn và không còn tạo thành bề mặt màng kết dính nữa. Những mảnh vỡ này nằm lỏng lẻo trên bề mặt, tán xạ ánh sáng khác với lớp phủ nguyên vẹn bên dưới chúng, đồng thời gây ra vẻ ngoài như phấn và giảm độ bóng gương. Hai triệu chứng giống nhau của sự thất bại được thể hiện khác nhau.

Quá trình phân hủy quang tiến triển như thế nào theo thời gian

Hấp thụ tia cực tím ở bề mặt phim

Lớp trên cùng của màng được xử lý sẽ hấp thụ liều tia cực tím cao nhất. Các photon có năng lượng trên ngưỡng phân ly liên kết bắt đầu phá vỡ các đoạn chuỗi polyme - một quá trình bắt đầu từ ngày đầu tiên tiếp xúc ngoài trời.

Phản ứng dây chuyền cấp tiến miễn phí

Các gốc tự do do tia cực tím tạo ra lan truyền qua mạng lưới polymer, kéo dài sự phân hủy ra ngoài vị trí hấp thụ ban đầu. Oxy trong khí quyển tham gia vào các phản ứng này (oxy hóa ảnh), đẩy nhanh quá trình phân cắt chuỗi và phá vỡ liên kết ngang.

Mất trọng lượng phân tử và chiều dài chuỗi

Khi sự phân mảnh chuỗi tích tụ, trọng lượng phân tử trung bình của lớp bề mặt giảm xuống. Các chuỗi polymer ngắn hơn không thể duy trì cấu trúc màng gắn kết giúp lớp phủ có bề mặt phản chiếu nguyên vẹn.

Lớp bề mặt trở nên dễ vỡ

Lớp bề mặt bị thoái hóa mất đi sự gắn kết và bắt đầu phân tách thành các mảnh rời rạc. Mưa, gió và sự tiếp xúc thủ công dần dần loại bỏ những mảnh vỡ này, để lại kết cấu bề mặt ngày càng xỉn màu và thô ráp.

Có thể nhìn thấy phấn và giảm độ bóng

Sự xuống cấp bề mặt tích lũy trở nên rõ ràng - cặn bột màu trắng hoặc nhạt (phấn phấn), độ giảm độ bóng có thể đo được, sự thay đổi màu sắc và ở các giai đoạn nâng cao, bản thân màng bị nứt hoặc ăn mòn.

Các yếu tố kiểm soát tốc độ phân hủy tia cực tím

Hóa học nhựa	Polyurethane béo và fluoropolyme vốn có tính ổn định tia cực tím cao hơn các hệ thơm; nhựa acrylic có phạm vi rộng về khả năng chống tia cực tím tùy thuộc vào thành phần monome
Tải hấp thụ tia cực tím	Chất hấp thụ tia cực tím (UVA) chặn các photon trước khi chúng chạm tới khung polyme - nồng độ, loại và khả năng tương thích của chúng với nhựa trực tiếp quyết định tốc độ phân hủy quang
Sự hiện diện của HALS	Các chất ổn định ánh sáng amin bị cản trở (HALS) làm gián đoạn các phản ứng chuỗi gốc tự do dẫn đến sự thoái hóa - chúng hoạt động phối hợp với tia UVA và rất quan trọng để có độ bền lâu dài ngoài trời
Lựa chọn sắc tố	Một số sắc tố hấp thụ tia cực tím và bảo vệ chất kết dính bên dưới chúng; những loại khác (một số màu đỏ, vàng) có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy quang của nền nhựa xung quanh
Độ đồng đều của màng	Các vùng mỏng hơn - ở các cạnh, hốc hoặc nơi ứng dụng không đồng đều - trước tiên sẽ cạn kiệt khả năng chống tia cực tím và tạo phấn hoặc phai màu trước phần còn lại của bề mặt
Yếu tố địa lý và định hướng	Bức xạ tia cực tím thay đổi đáng kể theo vĩ độ, độ cao và góc bề mặt - lớp phủ trong môi trường có tia cực tím cao hoặc đối mặt với ánh nắng trực tiếp sẽ xuống cấp nhanh hơn bất kể công thức

Tại sao các thử nghiệm trong nhà hoặc tăng tốc không phải lúc nào cũng dự đoán được hiệu suất hiện trường

Quang phổ không phù hợp

Đèn UV trong phòng thí nghiệm phát ra quang phổ UV khác với ánh sáng mặt trời tự nhiên - các bước sóng gây hại nhiều nhất cho một loại nhựa cụ thể có thể không phải là bước sóng mà đèn thử nghiệm nhấn mạnh.

Không có nhiệt độ và độ ẩm

Thời tiết ngoài trời thực tế kết hợp tia cực tím với chu kỳ nhiệt, độ ẩm và ô nhiễm - các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nhằm tách tia cực tím đã bỏ sót tác động tổng hợp của các ứng suất kết hợp này.

Tỷ lệ suy giảm chất ổn định

Các chất hấp thụ tia cực tím bị tiêu hao khi chúng chặn các photon; HALS có thể tái tạo ở một mức độ nào đó. Các thử nghiệm tăng tốc có thể làm cạn kiệt chất ổn định nhanh hơn hoặc chậm hơn so với phơi nhiễm thực tế, đưa ra những ước tính sai lệch về tuổi thọ.

Đóng góp cơ chất

Trong điều kiện hiện trường, chất nền có thể góp phần làm suy giảm chất lượng thông qua khối nhiệt, khả năng giữ ẩm và chuyển động kích thước - những tác động không có trong các thử nghiệm tấm tiêu chuẩn hóa.

Câu hỏi thường gặp

Bề mặt phấn có thể được phục hồi bằng cách đánh bóng hoặc sơn lại không?

Vết phấn nhẹ đôi khi có thể được phục hồi một phần bằng cách đánh bóng cơ học để loại bỏ lớp bề mặt bị xuống cấp và để lộ lớp màng nguyên vẹn hơn bên dưới. Tuy nhiên, nếu phấn đã thấm sâu vào màng, hoặc nếu lớp xuống cấp bị loại bỏ làm mất thêm tính nguyên vẹn của màng, thì việc sơn lại sau khi chuẩn bị bề mặt kỹ lưỡng là cách khắc phục đáng tin cậy hơn. Phủ lớp sơn mới trực tiếp lên bề mặt có phấn mà không chuẩn bị trước sẽ dẫn đến độ bám dính kém của lớp sơn mới.

Tải TiO₂ cao hơn có giúp giảm phấn hóa không?

Titanium dioxide mờ đục trước tia cực tím và cung cấp một số lớp che chắn cho chất kết dính bên dưới nó, đó là một lý do khiến lớp phủ màu trắng và màu sáng đôi khi cho thấy khả năng chống phấn hóa ban đầu tốt hơn so với các lớp phủ có tông màu trung tính. Tuy nhiên, bản thân TiO₂ có thể tham gia vào quá trình phân hủy quang xúc tác của nhựa xung quanh dưới tia cực tím - đó là lý do tại sao các loại TiO₂ được xử lý bề mặt, có lớp phủ với hoạt tính xúc tác quang giảm được sử dụng trong các hệ thống bên ngoài có độ bền cao thay vì các loại tương đương cấp công nghiệp.

Tình trạng phấn hóa có tệ hơn ở một số vùng khí hậu nhất định không?

Có — Bức xạ tia cực tím cao nhất ở gần xích đạo, ở độ cao và ở vùng khí hậu khô cằn có ít mây che phủ. Lớp phủ tương tự sẽ phấn nhanh hơn đáng kể, chẳng hạn như trong môi trường cận nhiệt đới hoặc vùng cao so với các vĩ độ ôn đới phía bắc có độ ẩm tương tự.

Tại thời điểm nào nên đánh giá lại hiệu suất thời tiết của lớp phủ?

Bất kỳ thay đổi đáng kể nào về nhà cung cấp nhựa, nguồn bột màu, cấp chất ổn định tia cực tím hoặc quy trình ứng dụng lớp phủ đều đảm bảo đánh giá lại hiệu suất chịu thời tiết ngoài trời - ngay cả khi công thức trên giấy trông giống nhau, sự khác biệt về lô nguyên liệu thô và quá trình xử lý có thể ảnh hưởng đến độ bền tia cực tím thực tế.

Chìa khóa mang đi

Sự mất phấn và mất độ bóng là điểm cuối có thể dự đoán được của quá trình phân hủy quang UV tác động lên chất kết dính polyme - chúng không phải là những hư hỏng ngẫu nhiên mà là kết quả của một quá trình phụ thuộc vào thời gian, có thể định lượng mà công thức có thể chống lại hoặc không chống lại.

Bức xạ UV phá vỡ chuỗi polyme trên bề mặt màng; phản ứng dây chuyền gốc tự do mở rộng thiệt hại vào bên trong
Hóa chất nhựa đặt ra mức độ dễ bị tổn thương cơ bản do tia cực tím; UVA và HALS xác định thời gian hệ thống chống lại nó
Lựa chọn sắc tố, độ đồng đều của màng và bức xạ UV địa lý đều ảnh hưởng đến tốc độ xuống cấp nhìn thấy được
Bề mặt có phấn đòi hỏi phải chuẩn bị cơ học trước khi sơn lại - sơn phủ trực tiếp mà không chuẩn bị sẽ dẫn đến mất độ bám dính

Xử lý hiện tượng phấn hóa sớm, mất độ bóng hoặc phai màu trong hệ thống sơn ngoài trời của bạn? Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể giúp đánh giá việc lựa chọn chất ổn định tia cực tím và độ bền của công thức cho môi trường tiếp xúc mục tiêu của bạn.