涂料耐磨性及標準簡介
一、涂料耐磨性的定義
涂料耐磨性，用于評估涂料表面在受到摩擦、耐磨等外力作用時的抵抗能力。通過模擬真實使用條件，測定涂料在一定次數下的耐磨程度，可以評估涂料的耐久性和性能。
二、影響涂料耐磨性的主要因素
（一）涂料基質
1. 涂料類型：不同類別的涂料，如聚氨酯、環氧樹脂、氟碳涂料，因其化學結構、鍵強度和交聯密度不同，耐磨性能差異顯著。
2. 樹脂的硬度和玻璃化轉變溫度：樹脂的硬度和玻璃化轉變溫度直接影響涂膜的剛度和韌性，進而影響耐磨性。樹脂硬度越高，涂膜越堅固，耐磨能力越強。
3. 顏料的類型和含量：顏料的自身硬度和與樹脂的兼容性影響涂膜的耐磨性。硬質顏料，如二氧化硅和氧化鋁，可提升涂膜的抗耐磨能力，但過量添加可能會降低涂膜的韌性。
（二）涂料表面形態
1. 表面的粗糙度：表面粗糙度較高的涂膜更易被磨損。光滑平整的表面能有效降低與磨料的接觸面積，減輕磨耗。
2. 表面的致密性：涂膜的致密性影響其抵抗外力滲透和耐磨的能力。致密的涂膜具有較少的孔隙和缺陷，更不容易被磨損。
3. 表面的交聯度：交聯度高的涂膜結構更緊密，耐磨性能更強。交聯度低的涂膜容易發生分子鏈滑移和斷裂，導致耐磨性降低。
（三）涂料添加劑
1. 抗耐磨添加劑：無機納米顆粒，如二氧化硅、氧化鋁和氮化硼，可作為抗耐磨添加劑，有效增強涂膜的耐磨性。
2. 韌性添加劑：橡膠類聚合物，如聚異戊二烯和丁苯橡膠，可提高涂膜的韌性，防止脆性斷裂，間接提升耐磨性能。
3. 疏水添加劑：疏水添加劑，如氟化物和硅，可降低涂膜表面的表面自由能，減少與磨料的粘附，減輕磨損。
（四）涂料施工工藝
1. 涂層厚度：較厚的涂層提供更多的耐磨保護層。然而，過厚的涂層可能會出現脆性斷裂和剝落問題。
2. 涂層均勻性：不均勻的涂層厚度會導致局部磨損，影響整體耐磨性能。
3. 固化條件：涂料在適當的溫度、濕度和固化時間條件下固化能形成致密的交聯網絡，獲得最佳的耐磨性。
三、涂料耐磨性的測試標準
涂料耐磨性測試，是指用于評估涂料在特定條件下抵抗損和劃傷的能力的標準化程序。其測試方法根據涂料的預期應用和暴露的損類型而有所不同。涂料的耐磨性可以通過多種方法進行測試，包括磨耗法、落砂法等。
目前常用的涂料耐磨性標準如下：
GB/T 1768-2006《色漆和清漆 耐磨性的測定 旋轉橡膠砂輪法》
GB/T 23988-2009《涂料耐磨性測定 落砂法》
ASTM G6-2007(2024)《管道涂層耐耐磨性測試方法》
DIN EN 4406:2007《航空航天系列 顏料和清漆 雙組分冷固化聚氨酯涂料 耐磨性》
DIN EN ISO 7784-1-2023《色漆和清漆 耐磨性的測定 第1部分：用覆有磨料紙的滾輪和旋轉試樣的方法》（ISO 7784-1:2023）
DIN EN ISO 7784-2-2023《色漆和清漆 耐磨性的測定 第2部分：用耐磨橡膠滾輪和旋轉試樣的方法》（ISO 7784-2:2023）
DIN EN ISO 7784-3-2023《色漆和清漆 耐磨性的測定 第3部分：用覆有磨料紙的滾輪和直線往復試樣的方法》（ISO 7784-3:2022）
四、涂料耐磨性測試方法概述
（一）磨耗測試方法
常用標準為：GB/T 1768-2006《色漆和清漆 耐磨性的測定 旋轉橡膠砂輪法》/ISO 7784-2-1997，IDT。
1. 磨耗測試方法是通過在涂料表面施加磨料并測量涂料在一定時間或磨耗次數后的耐磨量來評估涂料的耐磨性。
2. 常用的磨耗測試方法包括塔式磨耗試驗和輪式磨耗試驗。
3. 磨耗測試結果可用于比較不同涂料的耐磨性并預測涂料在實際使用中的耐磨性能。
（二）落砂測試方法
常用標準為：GB/T 23988-2009《涂料耐磨性測定 落砂法》。
采用落砂法對涂層進行耐磨性能評估主要是模擬長期曝露在戶外的涂層經受風沙吹蝕的耐耐磨性能。該方法的原理是讓一定大小的砂礫通過固定內徑的導管從規定的高度落到試驗樣板上，直至耐磨到露出底材為止。然后稱取所消耗的砂量，以單位涂層厚度所用的標準砂量表示測試結果。
然而，落砂法耐磨測試操作雖然簡單，但試驗耗時比較長，而且試驗結果重現性差，并且試驗所選的磨料對試驗結果有顯著影響。這是因為從不同渠道來源的磨料，即使滿足相關標準的粒度要求，但其磨料粒子形態特點存在差異，物理性能的一致性難以穩定，造成試驗結果的可比性和重現性差。因此，為了使試驗結果盡量有好的可比性，操作者須保證：
1. 使用同一來源的磨料，并且在使用前進行粗篩和干燥；
2. 嚴格按標準進行砂的流出速度校準：確保砂束的內心正好落在砂流的中心位置，且流出速度為21~23.5 s內流出2 L；
3. 校準磨耗圓點：最大磨耗區的中心應在磨耗橢圓形長軸的中心線上，并在距上端14~17 mm之內。
五、涂料耐磨性測試方法的發展趨勢
1. 涂料耐磨性測試方法正在向更自動化、更靈敏、更準確的方向發展。
2. 新型測試方法正在被開發，以更好地模擬實際使用條件中的耐磨情況。
3. 涂料耐磨性測試方法正在與其他表征技術相結合，以提供更全面的涂料性能評估。
來源：涂料工業
