外部环境会对涂层的美学、功能和物理性能产生显着影响，包括粉化、薄膜侵蚀、开裂、颜色变化、蚀刻、起泡、剥落、斑点以及硬度、柔韧性的损失（玻璃化转变温度升高） , 或 Tg )、光泽度和附着力。

多种配方问题会影响涂料在给定外部环境中的性能，包括：

树脂类型

交联剂类型

颜料/颜色

颜料类型

颜料与粘合剂的比例

催化剂的存在

添加剂选择

影响外墙涂料耐候性的因素

其中一些因素将比其他因素更详细地涵盖它们影响老化的程度。影响外部老化的主要问题包括：光氧化（存在氧气和光）和由于水分、热和光的影响而导致的水解。前者可以在一定程度上通过适当使用紫外线吸收剂来减少聚合物基质暴露于紫外线、抗氧化剂和受阻胺光稳定剂 (HALS)以减少相关氧化降解的影响。

光氧化和水解都因温度升高而加剧，因为两者都是热活化的。空气中的湿盐和/或酸雨（高硫酸盐、硝酸盐）和臭氧含量高的环境会加速树脂体系的水解和降解，并由于颜料的酸侵蚀而加速颜色变化。

到目前为止，影响聚合物涂层薄膜降解的主要过程是光氧化。氧化降解通过自催化过程从聚合物中提取氢来进行。因此，为了实现优异的耐候性，应避免或至少减少聚合物中更易吸收氢的官能团。以下是官能团对活性亚甲基(- CH2-) 在双键之间或与胺基相邻处氧化降解的抵抗力最差的一般顺序：

因此，通常含氟聚合物和硅氧烷比聚酯或聚氨酯更耐用，其次是芳烃含量高的树脂体系，而胺基最不耐用。后面的类型包括芳香族环氧树脂。

紫外线稳定剂的特性包括吸收和猝灭。紫外线吸收剂通过吸收聚合物体系吸收的波长范围内的辐射而起作用，从而起到保护树脂免于降解的作用。理想情况下，UV 稳定剂应在 295 至 380nm 的 UV 区域具有高吸收，以防止聚合物降解。最有效的紫外线稳定剂也更持久，因此一旦加入油漆系统，可以确保更长的使用寿命。

紫外线稳定剂将吸收的紫外线能量转化为热量，例如 2-羟基二苯甲酮：

2-羟基二苯甲酮的化学式

抗氧化剂分为两组预防性（过氧化物分解剂和链断裂抗氧化剂）。过氧化物分解剂包括硫化物和亚磷酸盐。链断裂抗氧化剂破坏了自氧化的链增长步骤。有机材料在称为“自氧化”的过程中与分子氧发生反应。自氧化由热、光（主要在紫外区）、机械应力、催化剂残留物或与杂质反应形成烷基自由基引发。反过来，自由基可以反应并导致聚合物降解，如下图所示：

受阻胺光稳定剂(HALS) 既可作为断链抗氧化剂，也可作为过渡金属的络合剂。对于具有出色耐久性的涂料，水解速率通常远低于光氧化的速率。

官能团的水解速率为酯>碳酸酯>脲>氨基甲酸酯>醚

对于交联产品，三聚氰胺的水解速度比脂肪族氨基甲酸酯快

由于大多数用于外部应用的体系都含有颜料（包括用于外部汽车面漆的底漆/清漆体系）；颜料选择、颜色以及颜料体积浓度(PVC)都有助于涂料系统的耐久性。PVC 的选择在某种程度上取决于可接受的隐藏所需的光泽度、颜色要求和薄膜厚度（基材上的颜色均匀性）。

在依赖于颜料提供的光稳定性保护的油漆系统中，耐久性更多地取决于 PVC 的相对较小的变化。颜色和风化之间的关系可能非常复杂。例如，较深的颜色倾向于吸收更多的辐射能，因此不使用太阳反射颜料的较深颜色的热吸收系数更高，导致暴露于外部辐射能的涂层温度更高：

较高的温度有助于提高降解率，但较深的颜色（棕色/黑色）会吸收更多的紫外线/可见光能量，从而有助于保护聚合物系统免于降解。因此，使用在较高温度下易于氧化降解的树脂体系将提供较差的耐候性，尤其是在深色中。

一类颜色中的颜料选择会对一类聚合物的耐久性产生巨大影响。用于着色和遮盖的颜料可分为无机和有机两大类。

无机颜料作为一类比有机颜料更耐降解和耐化学品。一些耐用的无机颜料包括耐酸铝片、云母氧化铁、黄色、棕色和红色氧化铁。

最耐用的无机颜料是陶瓷颜料。陶瓷颜料是混合金属氧化物。由于这些颜料被完全氧化，因此它们非常耐化学品和氧化。由于许多鲜艳的颜色需要有机颜料，因此这种颜料是必需的。许多有机颜料可以提供出色的抗外部降解性，并广泛用于汽车底漆。

如何评估涂层耐候性

评估耐候性的较佳方法是通过涂料将要使用的颜色、环境、光泽度和曝光角度的自然暴露。由于这对于引入新涂层是不切实际的，因此加速耐候性是必要的。

南佛罗里达风化通常是确定涂层加速自然风化的最被接受的方法。例如：5度水平朝南用于汽车应用或45或 90度分别朝南或朝北用于建筑应用。

海洋环境也常用于油漆系统，以评估腐蚀保护或对生物生长的抵抗力。尽管南佛罗里达风化提供了预计耐久性的良好指示，但始终希望进一步减少预测涂层对高紫外线、湿气和高温环境的耐久性所需的时间。

确定加速老化的其他一些常用方法包括 ASTM D 4587（QUV紫外老化试验箱）和 ASTM G155/ASTM D7869（Q-SUN氙灯老化试验箱）。这些加速老化设备提供了强紫外线、高温和高湿度循环的组合。有许多文章详细说明了与自然风化的相关性或缺乏相关性，包括声称提供与自然风化更好相关性的新仪器和工艺。

QUV紫外老化试验箱

使用QUV紫外光加速试验机可以获得可再现的、可靠的老化测试数据。其短波长紫外光照和冷凝循环系统可逼真地模拟阳光、露水和雨水等对材料的破坏作用。

QUV紫外光加速老化试验机采用荧光紫外灯模拟阳光对材料的老化。尽管紫外线(UV)能量只占阳光总能量的 5%，但是它却是造成户外产品性能下降的主要因素，所以仅通过紫外光照就可以测试高分子材料的降解老化。

QUV紫外光加速老化试验箱可以安装使用多种类型的紫外灯管。每种灯管的总UV能量和光谱是各不相同的。UVA-340灯管的光谱在295nm到 365nm范围内，非常好地模拟阳光紫外线，因此 UVA-340 测试与户外曝晒的相关性很好。UVB-313灯管发出的短波紫外光比一般地球表面的阳光紫外线要强，它可以较大程度地提高试验速度。客户应根据产品不同的使用条件，选择合适的灯管。

QUV提供冷凝功能，用户可设定紫外光照强度和潮湿循环，用来模拟自然老化环境。研究表明，造成户外产品潮湿的主要因素是露水。因为露水长时间停留在物体的表面，使得材料充分湿润，所以露水对材料的破坏比雨水更严酷。

QUV长时间的热冷凝循环，比其他模拟方法如喷淋、浸润和高相对湿度等，能更好地模拟户外潮湿条件。

QUV还可选配水喷淋装置用于模拟户外雨水、热冲击和应力腐蚀对材料的破坏。

Q-SUN氙灯老化机（氙灯试验箱）再现全光谱阳光、高温和潮湿对产品造成的褪色、开裂、粉化、雾化和黄变等老化现象。在实验室加速老化机中实现产品几个月甚至几年的老化效果。在几天或几周内，实验室人员就可以在Q-SUN中重现老化过程。

Q-SUN氙灯试验箱是用于材料与成品测试的重要研发和质量控制设备，测试暴露于户外直射阳光、窗玻璃透射阳光或室内照明环境下的产品。Q-SUN试验箱型号和配置多样，您可以根据自己的测试要求，选择所需要的型号。