單一紫外光對丙烯酸聚氨酯涂層耐蝕性影響的研究

摘 要：本文針對丙烯酸聚氨酯防腐涂料，采取人工加速老化，結合常規檢測技術、表面機械技術和交流阻抗技術，研究單一紫外光對涂層耐蝕性能的影響，初步探討三種檢測技術之間的相關性。

關鍵詞：丙烯酸聚氨酯；耐蝕性能；單一紫外光；人工加速老化

1 引言

丙烯酸聚氨酯涂料，污染少毒性小施工性能好，是當今重防腐涂料的發展方向之一，但其性能指標波動性大，采取不同技術從不同角度研究涂層耐蝕性能，可全面深入研究涂層防腐機理。

2 主要材料和儀器設備

紫外加速老化箱； 馬口鐵板：50×100×0.3mm；A3鋼板：200 ×100×2 mm；丙烯酸聚氨酯涂料；環氧樹脂雙組分膠粘劑；拉拔儀；不銹鋼試柱：Φ20mm×3mm；電化學測量儀。

3 實驗部分

3.1 涂層吸水率的測試

涂層制備和老化：按GB 1765-79預處理馬口鐵，按GB 1727-79噴涂面漆，放置通風處固化干燥。然后置老化箱分別進行100h、300h、500h、800h的老化，每3組一周期，光照溫度63±2℃。

重量法測試吸水率，主要是研究紫外光對涂層抗滲透性的影響。其公式為：吸水率ω=(G3-G2)/(G1-G)*100，由實驗數據可知，隨著老化周期延長，吸水率呈先下降后上升趨勢，表明涂層破壞越來越嚴重，屏蔽性和抗滲透性下降。吸水方式有兩種：通過涂層孔隙和缺陷的“宏觀”物理吸附和與親水基團形成的氫鍵吸附。在紫外作用下，涂層分子間發生結合和交聯反應，分子鍵斷裂，導致表面出現孔隙，吸水率增大。

3.2 涂層結合強度的測試

拉撥法定量測試，是通過測量拉開試柱使涂層從基體上剝離所需力的大小，得到結合強度[1]。

按3.1中方法處理A3鋼板，老化周期滿后取出，在試柱膠接面涂均勻薄層膠粘劑，貼合壓緊，保持3~4h初步固化，再放入60℃恒溫箱6h，取出冷卻，進行結合力測試，得到2：

周期\\編號結合力MPa破壞形式均值MPa均值MPa

B —表示內聚破壞，涂層自身破壞；

C —表示膠粘劑自身破壞或被測涂層的面漆部分被拉破；

＋表示完全破壞；

－表示部分破壞；

結合力呈先上升后下降趨勢：300h之前增強，表明涂層內部吸附力增強，形成化學鍵力，抗機械性能增強；300h之后減弱，表明膜－基間的應力狀態發生變化，原因可能是表面出現孔隙等，導致界面殘余應力減小甚至消失，降低了界面的結合強度。

3.4 涂層交流阻抗的測試

將A3鋼板除銹除油后，噴涂涂料，完全干燥后，測量涂層厚度，選擇樣板均勻的涂層進行老化試驗。電化學阻抗測試采用PARC 378系統，涂層先在3% NaCl溶液分別浸泡4個周期，所得電容值Cp、Cd衡量涂層吸水量，電阻值Rp、Rt衡量防蝕性能[2]，進而估算腐蝕速度。實驗電化學參數和腐蝕特征數據見表3：

隨著老化周期延長，涂層耐蝕性和抗滲透性先增強后下降，原因在于300h前涂層內部發生固化反應，300h后內部結構穩定，涂層性能受紫外影響明顯，表面出現微孔并向深處發展，腐蝕微電池增多。

4 實驗結論

有機涂層在保護金屬基體時，耐蝕性是決定性因素，關系到涂層壽命。結果表明：（1）300h前，涂層耐蝕性和抗滲透性出現“反常的”增強，在于涂層內樹脂與固化劑逐步反應，表現出涂層固有的防護性能；但結構穩定后耐蝕性下降，受紫外影響明顯，800h后屏蔽作用和抗滲透行性嚴重破壞，金屬基體開始出現腐蝕；（2）三種測試技術的結果協調性較好，互相補充，彌補了單一技術的的缺陷，更全面準確的解析了涂層防腐性能。

參考文獻：

[1] 蘇修梁.張欣宇.表面涂層與基體間的界面結合強度及其測定.Electroplating Pollution Control

[2] 周陳亮等，電化學方法在涂層/金屬體系耐蝕性能評估中的應用，涂料工業.1998.9