【摘要】：碳鋼力學(xué)性能優(yōu)異且成本較低被廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)與生活中,但是大氣腐蝕會(huì)對(duì)碳鋼造成巨大損失,防止碳鋼腐蝕最普遍的方法是涂覆防腐涂層。涂層/碳鋼體系暴露于不同類型的大氣環(huán)境中,各種氣候環(huán)境因素的共同影響會(huì)加劇涂層劣化,不利于鋼結(jié)構(gòu)的長久使用。前人對(duì)涂層在各類大氣環(huán)境中的失效研究大多是針對(duì)不同環(huán)境因素設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)涂層性能,但是涂層在不同模擬大氣環(huán)境介質(zhì)中失效過程的對(duì)比、不同溫度對(duì)涂層的影響以及環(huán)境介質(zhì)類型和溫度對(duì)涂層的共同作用研究很少。本文針對(duì)雙層(環(huán)氧富鋅底漆/丙烯酸聚氨酯面漆)和三層(環(huán)氧富鋅底漆/環(huán)氧云鐵中間漆/丙烯酸聚氨酯面漆)兩種涂層體系在25℃浸泡條件、35℃和45℃熱循環(huán)條件下的海洋大氣模擬液(0.05%NaCl)、工業(yè)大氣模擬液(0.35%(NH4)2SO4)和海洋工業(yè)大氣模擬液(0.05%NaCl + 0.35%(NH4)2SO4)這三種條件中的失效過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過附著力測試、電化學(xué)交流阻抗測試、傅里葉紅外光譜分析、掃描電子顯微鏡觀察以及差示掃描量熱法等測試手段,對(duì)涂層體系在上述不同條件下的物理化學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比分析,主要得出以下結(jié)論:(1)大氣環(huán)境介質(zhì)對(duì)有機(jī)復(fù)合涂層防腐性能的影響主要是由不同環(huán)境中腐蝕介質(zhì)在涂層中的滲透決定的,滲透速度越快,腐蝕介質(zhì)越容易進(jìn)入涂層與填料和鋅粉發(fā)生反應(yīng),涂層孔隙率增大,最終導(dǎo)致涂層失效。NaCl溶液在涂層中的滲透速度最快,NaCl和(NH4)2S04的混合溶液在涂層中的滲透速度較快,(NH4)2SO4溶液在涂層中的滲透速度最慢。涂層在三種大氣環(huán)境模擬液中的劣化速度為:海洋大氣模擬液海洋工業(yè)大氣模擬液工業(yè)大氣模擬液。(2)溫度對(duì)有機(jī)復(fù)合涂層防腐性能的影響是由涂層老化降解和不同環(huán)境中腐蝕介質(zhì)的滲透兩個(gè)方面共同決定。溫度越高腐蝕介質(zhì)在涂層中滲透越快,越容易與填料和鋅粉發(fā)生反應(yīng),增大涂層孔隙率,降低涂層屏蔽性能;且溫度升高涂層的化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)降低,更容易發(fā)生老化降解。在45℃熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)中涂層劣化速度最快,在35℃熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)中涂層劣化速度較快,在25℃實(shí)驗(yàn)中涂層劣化速度最慢。(3)溫度越高涂層越快達(dá)到吸水飽和,且飽和吸水率越高,25℃條件下雙層涂層的飽和吸水率為8%,35℃熱循環(huán)條件下飽和吸水率為11%,45℃熱循環(huán)條件下飽和吸水率為13%。腐蝕介質(zhì)類型只會(huì)影響涂層吸水快慢,不會(huì)影響涂層的飽和吸水率。涂層在0.05%NaCl溶液中吸水最快,0.05%NaCl + 0.35%(NH4)2SO4溶液中吸水較快,在0.35%(NH4)2SO4溶液中吸水最慢。(4)大氣環(huán)境介質(zhì)與溫度這兩個(gè)因素對(duì)涂層防腐性能的共同影響是溫度在涂層失效過程中起主要作用,且溫度越高大氣環(huán)境介質(zhì)對(duì)涂層屏蔽性能的影響越顯著。這是由于溫度越高不同模擬大氣環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)在涂層中滲透速度的差別越大,涂層中的填料、鋅粉與腐蝕介質(zhì)反應(yīng)越快,導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)類型對(duì)涂層防腐蝕性能的影響越顯著。(5)三種模擬介質(zhì)條件下涂層的降解形式相同,而不同溫度下涂層降解形式不同。25℃條件下,丙烯酸聚氨酯面漆中C-O的特征吸收峰強(qiáng)度降低,氨基甲酸酯發(fā)生水解;35℃和45℃熱循環(huán)條件下,酯羰基以及氨基甲酸酯中的C=O、N-H、C-N和C-O的特征吸收峰強(qiáng)度降低,面漆的降解形式相同。環(huán)氧富鋅底漆在25℃條件和35℃熱循環(huán)條件中沒有發(fā)生明顯降解,在45℃熱循環(huán)條件下環(huán)氧基中的醚鍵會(huì)發(fā)生水解。環(huán)氧云鐵中間漆與環(huán)氧富鋅底漆主要成分均為環(huán)氧樹脂,其降解形式相同。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.46
【圖文】：

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本文編號(hào)：2736314