【摘要】：本文通過電化學(xué)交流阻抗(EIS)、紅外光譜(FTIR)、光澤度、色差、附著力以及SEM-EDS等一系列測試,研究了模擬海洋大氣環(huán)境下典型涂層體系的失效過程與機制,對比分析了循環(huán)加速、鹽霧加速以及紫外/冷凝加速三種不同老化試驗條件下環(huán)氧富鋅/聚氨酯面漆劣化機制及其差別,探究了單層涂層與復(fù)合涂層之間電化學(xué)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)以及中頻相位角快速評價方法在不同加速試驗條件下的適用性。主要結(jié)果如下:(1)對環(huán)氧富鋅/聚氨酯、鋅黃環(huán)氧/氟碳兩種常用復(fù)合涂層體系在循環(huán)加速實驗條件下的老化行為與機制的研究表明,與環(huán)氧富鋅/聚氨酯體系相比,鋅黃環(huán)氧/氟碳體系阻抗下降速率更慢,涂層內(nèi)幾乎無化學(xué)鍵的形成和斷裂,附著力、光澤度變化更小,鋅黃環(huán)氧/氟碳體系的耐候性更好。對環(huán)氧富鋅/聚氨酯體系的進一步研究發(fā)現(xiàn):根據(jù)涂層低頻阻抗變化規(guī)律可將涂層老化階段分為兩部分,阻抗變化可逆階段與阻抗變化不可逆階段。紅外結(jié)果分析表明:環(huán)氧富鋅/聚氨酯體系的面漆發(fā)生了水解、光降解和熱氧降解。光降解和熱氧降解會導(dǎo)致面漆表面出現(xiàn)微裂紋而變得粗糙、光澤度下降,當(dāng)面漆表面出現(xiàn)裂紋時涂層阻抗變化由可逆變?yōu)椴豢赡�。附著力測試表明:涂層隨老化時間增加逐漸降低并且剝落形式與未老化涂層相比發(fā)生變化。(2)采用鹽霧、紫外以及循環(huán)老化試驗方法研究了環(huán)氧富鋅/聚氨酯涂層體系在三種試驗作用下的涂層劣化機制及其差別。結(jié)果表明,鹽霧條件下電解質(zhì)滲透速度最快,循環(huán)加速條件下其次,紫外加速過程中無電解質(zhì)滲透,對于環(huán)氧富鋅/聚氨酯面漆涂層體系,鹽霧試驗加速效果最明顯。紫外/冷凝與循環(huán)加速試驗中面漆發(fā)生水解、光降解與熱氧降解,涂層表面出現(xiàn)微小孔洞和裂紋、光澤度下降、面漆分子間結(jié)合強度降低,涂層的剝離主要發(fā)生在底漆與面漆之間界面。鹽霧試驗下,面漆僅發(fā)生水解,表面形貌變化不大,涂層的剝離發(fā)生在基材與底漆之間界面。循環(huán)試驗中,紫外/冷凝階段延緩了電解質(zhì)溶液的滲透進程,但紫外輻射一定時間后,聚氨酯面漆的老化降解使涂層表面出現(xiàn)孔洞或裂紋,此后涂層阻抗快速下降。(3)研究了丙烯酸聚氨酯面漆、環(huán)氧富鋅底漆和環(huán)氧富鋅/聚氨酯三種涂層體系在鹽霧試驗下涂層阻抗、吸水率和孔隙率等性質(zhì)的變化和不同加速試驗條件下的聚氨酯面漆/環(huán)氧富鋅底漆復(fù)合涂層中頻區(qū)相位角與阻抗的變化關(guān)系。結(jié)果表明:底漆提高了涂層體系與基體間的附著力,面漆的覆蓋使環(huán)氧富鋅底漆中的Zn的反應(yīng)電阻增大,延長了環(huán)氧富鋅底漆的使用壽命,將環(huán)氧富鋅底漆與丙烯酸聚氨酯面漆配套使用后,延后了涂層起泡的時間。10Hz下相位角對涂層防護性能的評價對在不同加速條件下的環(huán)氧富鋅/聚氨酯涂層體系同樣適用。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

２＃涂層體系在循環(huán)加速試驗進行到１１１天時，涂層的阻抗數(shù)值依舊很高，容抗弧逡逑半徑變化不大，未出現(xiàn)文獻［５４］中提到的鋅黃底漆反應(yīng)時的感抗特征圖像，因此可以認逡逑為腐蝕介質(zhì)未達到鋅黃環(huán)氧底漆，涂層面漆屏蔽性能良好，采用圖２－２邋Ｍｏｄｅｌ邋Ａ等效逡逑電路進行擬合。逡逑涂層在老化失效過程中孔隙率與吸水率會發(fā)生變化，通過涂層的電阻（Ｒｃ）可以逡逑計算涂層孔隙率（Ｐ），通過涂層電容（Ｃｃ）可近似計算涂層吸水率（＜ｐ）。公式２．１［５５］逡逑和２．３［５６］為涂層孔隙率（Ｐ）和吸水率（（ｐ）的計算式。逡逑孔隙率（Ｐ）邋＝Ｒｐｔ／Ｒｃ邐式（２．１）逡逑Ｒｐｔ＝０．０１ｄ／（Ａｘｋ0）邐式（２．２）逡逑其中：Ｒｐｔ：涂層的孔隙率趨于“無窮”時的涂層電阻，Ｒｐｔ可以由式（２．２）估算；逡逑ｄ．？涂層的厚度ｐｍ；逡逑Ａ：測試面積ｃｍ２；逡逑ｋ０：溶液介質(zhì)的電導(dǎo)率，３．５邋ｗｔ％ＮａＣｌ溶液在２５°Ｃ時的電導(dǎo)率為０．０１邋Ｓｆ１。逡逑涂層的吸水率ｃｐ計算公式即Ｂｒａｓｈｅｒ－Ｋｉｎｇｓｂｕｒｙ邋（ＢＫ）等式：逡逑ｑ＞＝Ｉ0ｇ（＾）／ｉ0５？８．３邐式（２．３）逡逑其中：Ｃ0為涂層未浸泡前的電容為浸泡后的涂層電容；逡逑Ｃｔ為浸泡ｔ時刻后的涂層電容；逡逑７８．３為純水在２５°Ｃ下的相對介電常數(shù)。逡逑擬合得到的１＃環(huán)氧富鋅／聚氨酯與２＃鋅黃丙烯酸聚氨酯／氟碳涂層的涂層電容、電逡逑阻以及計算得到的涂層吸水率和孔隙率隨時間的變化見圖２－４與圖２－５。隨著加速老逡逑化時間的延長１＃聚氨酯／環(huán)氧富鋅涂層吸水率不斷增加，在５０天左右時達到飽和，吸逡逑水率數(shù)值在６％附近波動

ａ）邐ｂ）逡逑圖２－３Ｎｙｑｕｉｓｔ擬合圖（ａ）邋１＃環(huán)氧富梓／聚l#酯（ｂ）邋２＃鋅黃／氟碳逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｆｉｔｔｉｎｇ邋ｒｅｓｕｌｔ邋ｏｆ邋Ｎｙｑｕｉｓｔ邋（ａ）邋ｌ＃Ｚｉｎｃ－ｒｉｃｈ邋ｅｐｏｘｙ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ邋（ｂ）邋２＃邋Ｚｉｎｃ邋ｙｅｌｌｏｗ邋ｅｐｏｘｙ逡逑／ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ逡逑１邋0１３邐１１．８ｘ１０邋１０邐１０？邋邐，邋３．０ｘ１邋ｏ１０逡逑１０＂邋？邋ｉ0＂邋２４ｘｉ『逡逑＂Ｐ邋ｓ邋ＩＨｃｃ邐：ｅ邋＂ｅ邋■邋ｒ邋．邋■邐￣ｓ逡逑ｇ邋１０邐ｃ邐Ｖ邋？邐？１２ｘ１０邋ａ邋１０９邐／邐１．８ｘ１０－＾逡逑１０邋—１０７邋Ｉ邐一一Ｒ。－１．２ｘ１０，。逡逑■邐．邋ｉ邐—Ｃ0逡逑１０邐０邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０邐１４０邐６邋０ｘ１０邐１０ｓ—１邐邐邐１邐邐邐＞邐邐邐＇邐邐邐＞邐邋６邋０ｘ１０１１逡逑ｔｉｍｅ／ｄ邐°邐２0邋４0邋６0邋８0邋？逡逑ｔｉｍｅ／ｄ逡逑ａ）邐ｂ）逡逑圖２－４涂層阻抗與電容隨時間變化（ａ）邋１＃環(huán)氧富鋅／聚氨酯（ｂ）邋２＃鋅黃／氟碳逡逑Ｆｉｇ．２－４邋ｃｏａｔｉｎｇ邋ｉｍｐｅｄａｎｃｅ邋ａｎｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｖａｒｙ邋ｗｉｔｈ邋ｔｉｍｅ逡逑（ａ）邋ｌ＃Ｚｉｎｃ－ｒｉｃｈ邋ｅｐｏｘｙ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ邋（ｂ）邋２＃邋Ｚｉｎｃ邋ｙｅｌｌｏｗ邋ｅｐｏｘｙ邋／ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ逡逑１９逡逑

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【參考文獻】

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本文編號：2757608