模拟海洋大气环境多种典型复合涂层失效机理研究

1、模拟海洋大气环境多种典型复合涂层失效机理研究南海海洋大气环境具有高温、高湿、高盐分和强太阳辐射的特点, 对在该环境下服役的设备的防腐涂装体系提出了很高的要求。为了科学地预测其维修周期和使用寿命 , 本文针对铝合金和碳钢基材所使用的丙烯酸聚氨酯复合涂层体系和氟碳复合涂层体系 , 选取了多种实验室加速老化试验, 探讨其失效机理的异同, 筛选出最优方案 ; 同时在海南万宁进行自然老化试验, 探讨了加速老化和自然老化的相关性 , 提出了实验室老化试验需要改进的地方。得出结论如下 :(1) 丙烯酸聚氨酯复合涂层在三种加速试验中的对比发现: 紫外 - 冷凝过程对丙烯酸聚氨酯面漆有较强的破坏作用 , 但周期

2、性的干湿交替使得水向底漆渗透的过程较慢 , 因此对复合涂层整体的屏蔽性能影响较小 ; 紫外 - 冷凝过程位于面漆玻璃化转变温度范围内的试验温度以及紫外光对氨基甲酸酯基团的破坏作用 , 是导致面漆发生破坏的主要原因 ; 盐雾试验对面漆的失光率和色差值变化影响不大 , 但是连续的盐雾渗透显著降低涂层的屏蔽性能 , 盐雾试验同时导致涂层与基材的附着力显著降低 ; 循环加速试验综合考虑了强太阳辐射、 高温、干湿交替、海盐粒子、降雨和温差等因素 , 其结果能更准确反映海洋大气环境中复合涂层的失效过程。 (2) 丙烯酸聚氨酯双层、三层复合涂层在铝合金和碳钢基材上的盐雾试验中对比发现 : 双层涂层存在缺陷时

3、 , 涂层的破坏主要是以起泡的形式产生 , 并等距离地向周边层层扩散 , 在初始缺陷处碳钢更早发生腐蚀并且向周边扩展 , 铝合金的腐蚀则仅限于初始的缺陷处 ; 三层涂层存在缺陷时 , 涂层没有发生破坏 , 基材的腐蚀仅限于初始的缺陷处。双层涂层的附着力出现了明显的下降 , 三层涂层则下降不明显 , 拉开法附着力测试能准确、客观地评价不同涂层体系之间 , 或者同一涂层体系试验前后附着力的差异 , 划格法湿附着力测试虽然时效性高, 但对于附着力较高的涂层体系, 其测试结果存在不准确性。环氧云铁中间漆的加入, 使三层涂层体系对盐雾的屏蔽性能明显由于双层体系 , 并且对铝合金和碳钢两种金属基材都起到了

4、很好的保护作用 , 说明在南海海洋大气环境高盐分、高湿度、降水充足的环境下 , 有必要加入能够有效阻挡高盐分溶液渗透的中间涂层或添加物等以提高复合涂层体系的屏蔽性能。当溶液渗透到达底漆 / 基材界面时 , 由于基材自身耐蚀性的差异, 碳钢基材明显早于铝合金基材发生腐蚀, 且腐蚀很容易向周边蔓延, 所以在确定基材 - 涂层体系的服役寿命或维护周期时, 也应当充分考虑基材自身耐蚀性的差异。(3) 几种氟碳复合涂层在循环老化试验中对比发现: 面漆的保光保色性能为厂家A 优于厂家B 优于厂家 C;厂家 A、B 的涂层体系屏蔽性能优异, 厂家 C 则出现了明显的下降 ;附着力测试结果为厂家A优于厂家 C

5、优于厂家 B; 三种面漆的化学稳定性都很高。几种氟碳复合涂层在自然老化试验中对比发现: 三个厂家的面漆的保光保色性能对比为厂家A 优于厂家 B 优于厂家 C;三个厂家的氟碳面漆在1 年的自然老化试验后都发生了严重的粉化; 三种涂层体系都表现出优异的屏蔽性能。将循环老化试验和自然老化试验对比发现: 二者在面漆色差值的变化规律方面非常类似,约 100 天的循环试验等同于 1 年的自然试验 ; 循环试验中面漆的破坏相对滞后于自然老化试验 , 而屏蔽性能的下降则相对优先于自然老化试验。这可能与循环试验中紫外光照射仅占 3/14 的比例有关 , 而自然老化试验中阳光照射时间是高于这一比例的 , 且有其它外力如风吹、 雨水冲刷等影响 , 因此可以考虑增加循环老化试验每个周期中紫外 - 冷凝过程的天数 , 或