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一、術(shù)語和定義

耐光性（resistance to light），是指材料曝露在光線下，抵抗其外觀變化的性能。外觀變化（如有的話）的大小是受射到材料上光的數(shù)量和光的質(zhì)量所影響，同時也受材料本身的性質(zhì)和組成所影響。兩個混合物，其組分相同，但比例不同，耐光性不同；兩個混合物，其比例相同，但組分相似而不是同一組分，耐光性也不同。

顏料耐光性的測試，是指在規(guī)定光源下，顏料保持原有性能的能力。一般用相對比較的方法來進行，即試驗樣品和參照樣品同時在相同光源下曝露相同時間，比較兩者顏色變化來評定。顏料的耐光性好壞直接影響涂料的使用壽命，特別是外用涂料，因此測定顏料耐光性是非常重要的。

測試的原理為：試驗樣品和參照樣品分別分散在相同基料中制成分散體，再將分散體分別施涂于底材上并干燥，然后按規(guī)定條件曝露于相同光源下，曝露相同時間，比較兩者顏色變化來評定。

 

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 5211.9-2025《顏料和體質(zhì)顏料通用試驗方法 第9部分：相同類型著色顏料耐光性的比較》

ASTM D4303-2010(2022)《美術(shù)材料用顏料耐光性的試驗方法》

GB/T 5211.9-2025于今年1月1日開始實施。該標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO 787-15:2019《顏料和體質(zhì)顏料通用試驗方法 第15部分：相同類型著色顏料耐光性的比較》。按曝露的光源不同，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了A法（顏料分散體樣板在玻璃下曝露于自然光）和B法（顏料分散體樣板直接曝露于人造光源）。

 

1. 在玻璃下曝露于自然光的曝曬箱（用于A法）

曝曬箱有玻璃蓋并有足夠尺寸進行預(yù)計數(shù)量的試驗。

曝曬箱由金屬、木材或其他能保護涂過分散體的試驗底材（試驗樣板）不受雨水和類似氣候影響的材料制成，還應(yīng)有足夠的通風(fēng)使空氣在試驗樣板上自由流動。

曝曬箱示意圖

1-支柱；2-角度調(diào)節(jié)臂；3-玻璃蓋；4-金屬網(wǎng)(可選)；5-膠合板背板(可選)；6-無背板試樣架(可選)；7-曝露角度；8-指南針方位(北半球曝露)。

 

玻璃蓋是單片透明平板玻璃，其厚度為2~3 mm，應(yīng)無氣泡和其他缺陷。玻璃在360 nm處和整個可見光譜范圍內(nèi)的透射率約為90%，在300 nm和更短的波長下的透射率應(yīng)降至1%以下。為了保持這些特性，通常應(yīng)該定期清潔玻璃，更換玻璃的間隔不超過2年。

曝曬箱應(yīng)安裝支架以使試驗樣板放置在玻璃蓋下方，兩者間距離不小于50 mm，并處在與玻璃蓋平行的平面上，曝曬箱應(yīng)放置于全天接受陽光直射的位置，沒有鄰近物體的陰影落到箱體上。如將曝曬箱放置在地面上，則曝曬箱底部與地面之間的距離要足夠高，以避免在曝露期間與生長的草或植物相接觸帶來不良影響。玻璃蓋和試驗樣板面向赤道傾斜，和水平面的角度近似等于曝曬試驗地的緯度。也可以用其他的曝露角度如45°，應(yīng)在試驗報告中注明所用的角度。

 

2. 曝露于人造光源的設(shè)備（用于B法）

氙弧燈老化箱，符合GB/T 16422.2-2022中第5章要求，采用配置窗玻璃濾光器的氙弧燈。

除另有商定外，試驗參數(shù)采用GB/T 16422.2-2022中循環(huán)2或循環(huán)5，對于不耐高溫的基料（介質(zhì)），可將循環(huán)2中黑標(biāo)溫度調(diào)整為(55±3) ℃，或?qū)⒀h(huán)5中黑板溫度調(diào)整為(50±3) ℃。

 

3. 其他儀器和材料

1) 底材

①鋁板或硬紙板：尺寸與所用的漆膜涂布器相匹配。硬紙板經(jīng)過預(yù)涂，表面形成白色、高光澤、耐光和非吸收性的涂層。

②紙：用作主色印刷的底材。

③有關(guān)方商定的其他適宜于制備試驗樣板的底材，應(yīng)在試驗報告中注明。

2) 施涂設(shè)備

①適用于并排施涂濕膜厚度為50~100?m的兩個分散體膜的漆膜涂布器或其他設(shè)備。

②用于制備厚度約為1.5?m的主色印品的合適設(shè)備。

③有關(guān)方商定的其他合適的膜厚和施涂設(shè)備，應(yīng)在試驗報告中注明。

3) 遮蓋層

鋁箔或其他合適的不透明材料。

4) 評定變色用灰色樣卡

符合GB/T 250要求。

5) 測色儀

符合GB/T 11186要求。

6) 商定的參照顏料

用于與試驗樣品比較，由有關(guān)方商定并且其組成與試驗樣品相同。

7) 基料（介質(zhì)）

由有關(guān)方商定。應(yīng)選擇保光、保色性較好的基料（介質(zhì)）（例如丙烯酸聚氨酯樹脂類、丙烯酸酯樹脂等），并考慮被測顏料的應(yīng)用領(lǐng)域。

4. 試驗樣板的制備

用有關(guān)方商定的基料（介質(zhì)）及商定的分散方法制備試樣和商定的參照顏料的分散體。GB/T 5211.9-2025的附錄C給出了使用雙組分溶劑型丙烯酸聚氨酯樹脂為分散介質(zhì)和使用單組分水性丙烯酸樹脂為分散介質(zhì)制備顏料分散體的方法（下圖）。用施涂設(shè)備將兩種分散體施涂于底材上，每個分散體的連續(xù)膜至少寬25 mm。將其置于水平位置室溫干燥24 h（或商定時間）。如商定使用烘干型介質(zhì)，則按基料（介質(zhì)）規(guī)定的條件烘烤。

如果需要，從施涂了分散體的底材上切下1塊作為試驗樣板，使其大小適宜于放置在曝曬架上，且要使兩種分散體膜的分界線處于中心位置。再切下第2塊試驗樣板，將其在室溫下保存于暗處，以便以后與受試樣板進行比較。

 

5. 試驗樣板的曝曬

將試驗樣板放入設(shè)備中。把遮蓋層橫向固定在試驗樣板的中間三分之一處，放置遮蓋層時必須注意，既不能讓遮蓋層變形或起皺，又可以在檢查漆膜時方便掀開，還可以再將其放回原來的位置上。

將試驗樣板曝露于光源下，按適當(dāng)時間間隔，掀開遮蓋層檢查，確定其曝露部分與未曝露部分是否發(fā)生變化。每次檢查后立即將遮蓋層放回到原來的位置。

繼續(xù)進行試驗樣板曝露試驗，直至商定的參照顏料分散體膜的曝露部分和未曝露部分的對比度等于灰色樣卡4級。參照灰色樣卡對試驗樣品分散體膜的曝露部分和未曝露部分的對比度進行評定，然后再放回遮蓋層。

在試驗樣板上再放置一遮蓋層，使試驗樣板僅留三分之一進行曝露試驗。

繼續(xù)曝露直至商定的參照顏料分散體膜完全曝露部分和中間未曝露部分的對比度等于灰色樣卡3級。

6. 試驗樣板的評定

用灰色樣卡評定經(jīng)曝曬的試驗樣品分散體膜的完全曝露部分和中間未曝露部分的對比度差異，來比較試驗樣品和商定的參照顏料的耐光性。

除另有商定外，按GB/T 11186進行顏色色差計算，用測色儀分別測試試驗樣品分散體膜和商定的參照顏料分散體膜的曝露部分和未曝露部分的色差值ΔEab*，給出試驗樣品分散體膜和商定的參照顏料分散體膜曝露前后的ΔEab*值。

將商定的參照顏料分散體膜和試驗樣品分散體膜中間未曝露部分與未經(jīng)曝露試驗的第2塊試驗樣板進行比較。未經(jīng)曝露試驗的樣板和經(jīng)曝露試驗的樣板的未曝露部分外觀上的差異表明材料是受光照以外的某些因素的影響，如熱、濕氣或大氣中的活性氣體，這種外觀的變化應(yīng)在試驗報告中說明。

注：在自然光下進行的耐光性試驗，采用藍色羊毛標(biāo)樣（見ISO 105-B01和GB/T 8427）參與評定也是可行的。

 

三、顏料耐光性的影響因素

 

1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)與粒徑大小

有機顏料耐光性受分子構(gòu)型影響顯著，紫外線易引發(fā)褪色；顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子大小、結(jié)晶度等影響耐光性。例如，某些有機顏料（如偶氮類）在光照下易分解，而無機顏料（如鈦白、鈷藍）耐光性較強。

顏料的粒徑越大，耐光（候）性越好，粒徑越徑越小，耐光（候）越差，原因是：粒徑越大，比表面積越小，當(dāng)顏料比表面積越小的時候，暴露的外面的面積也就越小，當(dāng)然受陽光輻射就越小，耐光性越好。

 

2. 光照條件

光照強度、波長、照射時間是關(guān)鍵因素。紫外線波長越短，能量越高，對顏料的破壞越大。長時間強光照射會加速顏料老化。

 

3. 環(huán)境因素

濕度、溫度、氧氣等環(huán)境條件也會與光照協(xié)同作用，影響顏料耐光性。例如，高溫高濕環(huán)境可能加速顏料的光氧化反應(yīng)。

 

4. 添加劑和基材

在涂料中，添加紫外線吸收劑、穩(wěn)定劑等助劑可提高耐光性?；牡男再|(zhì)（如紙張、塑料、金屬等）也會影響材料與光的相互作用。

通常來說，涂料在著色時都會添加其它助劑來改善它的某一方面性能。比如，想增加遮蓋力，會加入鈦白粉。一般而言，顏料加入鈦白粉沖淡后，耐光性能有不同程度的下降，濃色的耐光性指標(biāo)，不代表淡色還有這個性能。這主要有兩個方面：鈦白粉對光的反射作用使顏料的實際光照強度增加；另一方面，鈦白粉的金屬氧化物會加速光的氧化降解過程。所以添加劑是需要考慮的一個因素。

 

四、顏料耐光性在涂料中的應(yīng)用

 

1. 建筑外墻涂料

耐光性要求：外墻涂料長期暴露在陽光下，需選用耐光性高的顏料，以抵御紫外線輻射，防止顏色褪色、變色。

氧化鐵顏料（如氧化鐵紅、氧化鐵黃）因其優(yōu)異的耐光性和耐候性，常用于建筑外墻涂料，能長期保持顏色鮮艷，為建筑物提供持久的色彩保護（如天安門城樓）。

 

2. 汽車涂料

耐光性要求：汽車涂料需承受戶外復(fù)雜環(huán)境，包括陽光直射、高溫、雨水等，對顏料耐光性要求極高（通常需最高級或次高級）。

汽車涂料中使用的顏料需具備卓越的耐光性和耐候性，以確保汽車面漆在長期使用中保持光澤和顏色穩(wěn)定性，如某些有機顏料（如酞菁藍、酞菁綠）經(jīng)特殊處理后，可滿足汽車涂料的高耐光性要求。

 

3. 工業(yè)防護涂料

耐光性要求：工業(yè)設(shè)備、橋梁、管道等防護涂料需在戶外環(huán)境中長期使用，需選用耐光性好的顏料，以防止涂層因光照而老化、褪色，影響防護性能。

氧化鐵顏料因其化學(xué)穩(wěn)定性好、耐光性強，常用于工業(yè)防護涂料，如氧化鐵紅底漆可有效防止鋼鐵結(jié)構(gòu)生銹，同時保持涂層顏色穩(wěn)定。

 

4. 室內(nèi)涂料

耐光性要求：雖然室內(nèi)光線相對較弱，但窗戶玻璃過濾后的紫外線仍可能對涂料顏色產(chǎn)生影響，因此需選用耐光性中上的顏料。

水性乳膠漆中使用的顏料需具備一定的耐光性，以確保室內(nèi)墻面在長期使用中保持顏色均勻，如某些有機顏料（如顏料黃150）在室內(nèi)環(huán)境中表現(xiàn)出良好的耐光性，適用于室內(nèi)裝飾涂料。

 

5. 藝術(shù)涂料

耐光性要求：藝術(shù)涂料常用于壁畫、雕塑等藝術(shù)作品的保護和裝飾，對顏料耐光性要求極高，需選用耐光性高的顏料，以確保藝術(shù)作品在長期展示中保持色彩鮮艷。

某些天然礦物顏料（如赭石、群青）因其耐光性好，常用于藝術(shù)涂料中，為藝術(shù)作品提供持久的色彩保護。

 

6. 注意事項

優(yōu)先無機顏料：氧化鐵系等無機顏料耐光性穩(wěn)定，適合長期戶外使用。

關(guān)注添加劑：鈦白粉可增強耐光性，但需權(quán)衡對顏料穩(wěn)定性的影響。

 

總之，顏料耐光性是涂料應(yīng)用中不可忽視的重要因素，根據(jù)不同的使用場景和需求選擇合適的顏料，可有效延長涂料的使用壽命，保持色彩的穩(wěn)定性和美觀性。