丙烯酸聚氨酯涂层在高湿热海洋大气环境中的老化行为
发布时间：2022-01-13 22:29
为研究丙烯酸聚氨酯涂层在高湿热海洋大气中的环境适应性及老化规律,在海南西沙永兴岛对其开展户外大气暴露试验。通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学阻抗谱（EIS）、扫描电子显微镜（SEM）等手段分析了不同老化时间下的涂层性能变化情况。结果表明:经过18个月的西沙永兴岛户外大气暴露试验,丙烯酸聚氨酯防护涂层主要宏观性能变化为粉化3级,推测氨基甲酸酯键（-NHCOO-）发生断裂,导致涂层致密性下降和综合防护性能降低。
【文章来源】：材料保护. 2020,53(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
丙烯酸聚氨酯涂层不同试验时间的SEM形貌4 000×
丙烯酸聚氨酯防护涂层在自然暴露试验过程中的红外光谱变化见图2。由图2可知，试验前后防护涂层中在3 350 cm-1处宽吸收峰是由含缔合氢键的O-H和N-H伸缩振动吸收峰部分重叠形成的;2 850 cm-1处的吸收峰是次甲基-CH2-的伸缩振动峰，经过12个月户外老化后吸收峰减弱，表明含-CH2-基团的长链发生裂解;自然环境试验12个月后，1 720 cm-1处氨基甲酸酯基团-NHCOO-中羰基-C=O的吸收振动峰减弱，1 532,1 445 cm-1处仲胺-NH-吸收振动峰减弱，1 602 cm-1处-NH2伯胺吸收峰变强，1 013 cm-1处的特征-C-O吸收峰增强。红外结果表明经过12个月西沙永兴岛户外老化后，防护涂层中-CH2-长链发生部分断裂，涂层固化基团氨基甲酸酯发生断裂形成-NH2和羧酸基团。
采用X射线光电子能谱仪对丙烯酸聚氨酯防护涂层中C、N、O原子浓度及C价态进行分析，测试结果见图3、表3。自然环境试验中防护涂层光氧老化产生含氧基团，导致O原子浓度升高，由表3可知C/O比由初始的2.86降为1.96，这与ATR-FTIR分析结果一致。为进一步了解丙烯酸聚氨酯防护涂层的老化过程，采用XPS peak分峰软件对C1s进行分峰拟合分析，见图4和表4。由图4、表4可知，未老化的丙烯酸聚氨酯防护涂层C1s谱由4个特征峰组成，分别是284.79 eV的C-H和C-C特征峰、285.37 eV处C-N和C-H特征峰、286.69eV处C-O特征峰和288.71 eV处的C=O特征峰。西沙永兴岛户外自然环境试验12个月后，丙烯酸聚氨酯防护涂层C1s谱依旧由4个峰组成，分别是284.62eV(C-H、C-C)、285.17 eV(C-N、C-H)、286.47 eV(C-O)和288.69 eV(C=O)。自然环境试验12个月致使防护涂层中C-O所占百分比由29.01%下降12.81%,C=O所占百分比由5.65%升高至8.07%，推测聚氨酯固化基团-NHCOO-中的C-O基团发生断裂后形成了C=O。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟海洋大气环境下铝合金表面锌黄环氧底漆/丙烯酸聚氨酯面漆涂层体系失效过程研究[J]. 胡明涛,鞠鹏飞,左禹,唐聿明,赵旭辉,亓丽丽. 表面技术. 2018(05)
[2]丙烯酸聚氨酯涂层耐老化性能指标的数学模型[J]. 何德良,张瑞,雷辉斌,郑敏聪,张心华,陈晓春. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[3]聚氨酯老化机理与研究方法进展[J]. 沈光来,孙世彧,陈宗良. 合成材料老化与应用. 2014(01)
[4]丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为[J]. 耿舒,高瑾,李晓刚,赵泉林. 北京科技大学学报. 2009(06)
[5]不同地区大气曝晒对涂层耐蚀性能的影响 I.丙烯酸聚氨酯涂层[J]. 邓洪达,张三平,杨丽霞. 中国腐蚀与防护学报. 2007(05)
[6]用EIS法研究丙烯酸聚氨酯涂层的光老化性能[J]. 郑天亮,张华,王轩,王月红,张璋. 航空学报. 2007(03)
[7]水、氯离子在丙烯酸聚氨酯涂层中的扩散传输行为[J]. 杨丽霞,李晓刚,程学群,邓洪达,张三平,林安. 中国腐蚀与防护学报. 2006(01)
本文编号：3587256
【文章来源】：材料保护. 2020,53(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
丙烯酸聚氨酯涂层不同试验时间的SEM形貌4 000×
丙烯酸聚氨酯防护涂层在自然暴露试验过程中的红外光谱变化见图2。由图2可知，试验前后防护涂层中在3 350 cm-1处宽吸收峰是由含缔合氢键的O-H和N-H伸缩振动吸收峰部分重叠形成的;2 850 cm-1处的吸收峰是次甲基-CH2-的伸缩振动峰，经过12个月户外老化后吸收峰减弱，表明含-CH2-基团的长链发生裂解;自然环境试验12个月后，1 720 cm-1处氨基甲酸酯基团-NHCOO-中羰基-C=O的吸收振动峰减弱，1 532,1 445 cm-1处仲胺-NH-吸收振动峰减弱，1 602 cm-1处-NH2伯胺吸收峰变强，1 013 cm-1处的特征-C-O吸收峰增强。红外结果表明经过12个月西沙永兴岛户外老化后，防护涂层中-CH2-长链发生部分断裂，涂层固化基团氨基甲酸酯发生断裂形成-NH2和羧酸基团。
采用X射线光电子能谱仪对丙烯酸聚氨酯防护涂层中C、N、O原子浓度及C价态进行分析，测试结果见图3、表3。自然环境试验中防护涂层光氧老化产生含氧基团，导致O原子浓度升高，由表3可知C/O比由初始的2.86降为1.96，这与ATR-FTIR分析结果一致。为进一步了解丙烯酸聚氨酯防护涂层的老化过程，采用XPS peak分峰软件对C1s进行分峰拟合分析，见图4和表4。由图4、表4可知，未老化的丙烯酸聚氨酯防护涂层C1s谱由4个特征峰组成，分别是284.79 eV的C-H和C-C特征峰、285.37 eV处C-N和C-H特征峰、286.69eV处C-O特征峰和288.71 eV处的C=O特征峰。西沙永兴岛户外自然环境试验12个月后，丙烯酸聚氨酯防护涂层C1s谱依旧由4个峰组成，分别是284.62eV(C-H、C-C)、285.17 eV(C-N、C-H)、286.47 eV(C-O)和288.69 eV(C=O)。自然环境试验12个月致使防护涂层中C-O所占百分比由29.01%下降12.81%,C=O所占百分比由5.65%升高至8.07%，推测聚氨酯固化基团-NHCOO-中的C-O基团发生断裂后形成了C=O。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟海洋大气环境下铝合金表面锌黄环氧底漆/丙烯酸聚氨酯面漆涂层体系失效过程研究[J]. 胡明涛,鞠鹏飞,左禹,唐聿明,赵旭辉,亓丽丽. 表面技术. 2018(05)
[2]丙烯酸聚氨酯涂层耐老化性能指标的数学模型[J]. 何德良,张瑞,雷辉斌,郑敏聪,张心华,陈晓春. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[3]聚氨酯老化机理与研究方法进展[J]. 沈光来,孙世彧,陈宗良. 合成材料老化与应用. 2014(01)
[4]丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为[J]. 耿舒,高瑾,李晓刚,赵泉林. 北京科技大学学报. 2009(06)
[5]不同地区大气曝晒对涂层耐蚀性能的影响 I.丙烯酸聚氨酯涂层[J]. 邓洪达,张三平,杨丽霞. 中国腐蚀与防护学报. 2007(05)
[6]用EIS法研究丙烯酸聚氨酯涂层的光老化性能[J]. 郑天亮,张华,王轩,王月红,张璋. 航空学报. 2007(03)
[7]水、氯离子在丙烯酸聚氨酯涂层中的扩散传输行为[J]. 杨丽霞,李晓刚,程学群,邓洪达,张三平,林安. 中国腐蚀与防护学报. 2006(01)
本文编号：3587256
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