有机复合涂层在三种模拟大气环境介质中的失效过程对比研究
发布时间：2020-07-01 05:04
【摘要】：碳钢力学性能优异且成本较低被广泛应用于实际生产与生活中,但是大气腐蚀会对碳钢造成巨大损失,防止碳钢腐蚀最普遍的方法是涂覆防腐涂层。涂层/碳钢体系暴露于不同类型的大气环境中,各种气候环境因素的共同影响会加剧涂层劣化,不利于钢结构的长久使用。前人对涂层在各类大气环境中的失效研究大多是针对不同环境因素设计模拟实验来评价涂层性能,但是涂层在不同模拟大气环境介质中失效过程的对比、不同温度对涂层的影响以及环境介质类型和温度对涂层的共同作用研究很少。本文针对双层(环氧富锌底漆/丙烯酸聚氨酯面漆)和三层(环氧富锌底漆/环氧云铁中间漆/丙烯酸聚氨酯面漆)两种涂层体系在25℃浸泡条件、35℃和45℃热循环条件下的海洋大气模拟液(0.05%NaCl)、工业大气模拟液(0.35%(NH4)2SO4)和海洋工业大气模拟液(0.05%NaCl + 0.35%(NH4)2SO4)这三种条件中的失效过程进行了系统的研究。通过附着力测试、电化学交流阻抗测试、傅里叶红外光谱分析、扫描电子显微镜观察以及差示扫描量热法等测试手段,对涂层体系在上述不同条件下的物理化学性能进行了对比分析,主要得出以下结论:(1)大气环境介质对有机复合涂层防腐性能的影响主要是由不同环境中腐蚀介质在涂层中的渗透决定的,渗透速度越快,腐蚀介质越容易进入涂层与填料和锌粉发生反应,涂层孔隙率增大,最终导致涂层失效。NaCl溶液在涂层中的渗透速度最快,NaCl和(NH4)2S04的混合溶液在涂层中的渗透速度较快,(NH4)2SO4溶液在涂层中的渗透速度最慢。涂层在三种大气环境模拟液中的劣化速度为:海洋大气模拟液海洋工业大气模拟液工业大气模拟液。(2)温度对有机复合涂层防腐性能的影响是由涂层老化降解和不同环境中腐蚀介质的渗透两个方面共同决定。温度越高腐蚀介质在涂层中渗透越快,越容易与填料和锌粉发生反应,增大涂层孔隙率,降低涂层屏蔽性能;且温度升高涂层的化学稳定性会降低,更容易发生老化降解。在45℃热循环实验中涂层劣化速度最快,在35℃热循环实验中涂层劣化速度较快,在25℃实验中涂层劣化速度最慢。(3)温度越高涂层越快达到吸水饱和,且饱和吸水率越高,25℃条件下双层涂层的饱和吸水率为8%,35℃热循环条件下饱和吸水率为11%,45℃热循环条件下饱和吸水率为13%。腐蚀介质类型只会影响涂层吸水快慢,不会影响涂层的饱和吸水率。涂层在0.05%NaCl溶液中吸水最快,0.05%NaCl + 0.35%(NH4)2SO4溶液中吸水较快,在0.35%(NH4)2SO4溶液中吸水最慢。(4)大气环境介质与温度这两个因素对涂层防腐性能的共同影响是温度在涂层失效过程中起主要作用,且温度越高大气环境介质对涂层屏蔽性能的影响越显著。这是由于温度越高不同模拟大气环境中的腐蚀介质在涂层中渗透速度的差别越大,涂层中的填料、锌粉与腐蚀介质反应越快,导致腐蚀介质类型对涂层防腐蚀性能的影响越显著。(5)三种模拟介质条件下涂层的降解形式相同,而不同温度下涂层降解形式不同。25℃条件下,丙烯酸聚氨酯面漆中C-O的特征吸收峰强度降低,氨基甲酸酯发生水解;35℃和45℃热循环条件下,酯羰基以及氨基甲酸酯中的C=O、N-H、C-N和C-O的特征吸收峰强度降低,面漆的降解形式相同。环氧富锌底漆在25℃条件和35℃热循环条件中没有发生明显降解,在45℃热循环条件下环氧基中的醚键会发生水解。环氧云铁中间漆与环氧富锌底漆主要成分均为环氧树脂,其降解形式相同。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.46
【图文】：
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本文编号：2736314
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.46
【图文】：
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本文编号：2736314
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