抗沖蝕重防腐涂層制備及在跨海大橋防眩板上的防護應用

徐小梅 黃 櫓

杭州本創科技有限公司 浙江杭州 310000

1 跨海大橋防眩板腐蝕背景

防眩板是為解決對向車燈眩光，安裝在高速公路中央分隔帶上的一種交通安全產品，一般采用金屬碳鋼材質，通過涂裝防腐涂料提高防眩板的防護壽命，并起到交通警示色效果。在高速路的跨海大橋路段，防眩板不僅遭受海洋大氣腐蝕，同時跨海大橋的常年橫風會對防眩板產生持續沖蝕磨損，極大縮短防眩板的服役壽命。本單位對浙江省舟山市高速路段金塘大橋腐蝕調研發現，該路段的防眩板在服役兩年后，防眩板表面已出現明顯漆膜脫落、鼓泡和腐蝕跡象，見圖1。說明在海洋大氣沖蝕磨損環境中，防眩板表面防護涂層在短時間內出現腐蝕破壞，只有提高防眩板表面涂層的抗沖蝕性能，才是延長防眩板服役壽命的有效途徑。

2 抗沖蝕重防腐涂層制備及性能評價

沖蝕磨損是基材表面經具有一定角度和速度的流體或夾帶有磨礪性固體顆粒的流體沖刷后，引起基材表面腐蝕破壞的現象[1-2]。相對于單一腐蝕和磨損，沖蝕磨損接觸面的相對運動會直接磨耗材料，而且破壞基材表面吸附的保護膜，使暴露基材表面不斷與液相介質接觸而加速腐蝕，形成腐蝕與磨損的耦合效應[3-4]。因此，沖蝕磨損不僅是材料腐蝕和磨損損傷的簡單疊加，還是腐蝕、磨損及其交互作用造成材料的損失顯著加成，詳見圖2。

本單位根據防眩板在海洋大氣沖蝕磨損失效過快的難題，開發了一種新型防眩板防護用抗沖蝕重防腐復合涂層，具體包括環氧石墨烯防腐底漆、高固體石墨烯阻隔中間漆和聚氨酯抗沖蝕耐候面漆，各涂層的基本性能分別見表1、表2和表3，復合涂層的耐鹽霧性能超過3000h。通過防腐涂料與抗沖蝕耐候面漆的配套使用，以期延長防眩板在高速跨海大橋路段的服役壽命。

表1 環氧石墨烯防腐底漆性能參數

表2 環氧石墨烯高固體中間漆性能參數

表3 抗沖蝕聚氨酯面漆性能參數

通過對比試驗來評價自制抗沖蝕耐候面漆的抗沖蝕性能，在碳鋼上采用兩種涂層配套，配套①：環氧石墨烯防腐底漆(80μm)+市售聚氨酯耐候面漆(40μm)(購自寧波大達化學有限公司)；配套②：環氧石墨烯防腐底漆(80μm)+自制抗沖蝕耐候面漆(40μm)，漆膜總厚度均為120μm。在噴砂試驗機中進行抗沖蝕性能評價，技術參數：空氣壓力為0.6MPa，石英砂磨料細度300目，噴嘴與樣板的距離25cm，沖蝕角為90°，下沙量為90g/min，沖蝕時間30s后的照片見圖3。由圖3可知，市售聚氨酯耐候面漆在沖蝕區域已經脫落，露出紅色底漆，沖蝕后的膜厚減小到60μm；而研制的抗沖蝕涂層沖蝕區域僅僅顏色變深，漆膜厚度無變化，膜厚為120μm，沖蝕試驗說明研制抗沖蝕涂層具有良好的抗沖蝕防護效果。同時采用GB/T 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的測定旋轉橡膠砂輪法》標準，對研制抗沖蝕耐候面漆的耐磨性能進行測試，發現經過1000g/500r后，其質量損失僅為23mg，而市售聚氨酯耐候面漆的質量損失為128mg。

3 防眩板的示范工程應用及性能評價

設計防眩板抗沖蝕耐候面漆顏色草綠色，起到警示效果。按照表4的涂裝方案對防眩板進行涂裝，采用無氣噴涂方式進行涂裝，現場涂裝效果見圖4，涂裝時間為2021年4月，每道涂層施工完畢后進行漆膜外觀、干膜厚度和附著力測試，現場檢測涂層性能結果表明，復合涂層在防眩板表面施工性能良好，漆膜附著力達到0級。

自制抗沖蝕重防腐涂層在跨海大橋防眩板上服役25個月后，對涂層防護和老化性能進行現場評價，發現抗沖蝕面漆漆膜完整，無起泡、無剝落以及無腐蝕跡象，百格附著力為0級。采用光度計對面漆服役25個月后變色性能進行測試，其ΔE<1.0，變色等級為0級?？箾_蝕重防腐涂層在跨海大橋防眩板上服役25個月后，復合涂層防護測試評價綜合等級見表5，其綜合防護等級為0級，根據漆膜老化等級、膜厚和附著力等綜合指標分析，預測研制的抗沖蝕重防腐涂層在跨海大橋上對防眩板的防護壽命可達6年以上[6]。

表5 涂裝25個月后抗沖蝕重防腐涂層防護測試評價綜合等級

4 結論

(1)本文研制一種新型跨海大橋防眩板防護用抗沖蝕重防腐涂層，實驗室評價復合涂層的耐鹽霧≥3000h，耐老化性能≥2000h，耐磨損性能為23mg(1000g/500r)。

(2)將自制抗沖蝕重防腐涂層涂裝到防眩板上，服役25個月后，其綜合防護等級為0級，預測其防護壽命可達6年以上。