鋼結(jié)構(gòu)防護用聚脲涂層耐海洋大氣環(huán)境腐蝕研究.pdf

1、聚脲涂層防護性能突出，能有效提高金屬基材服役壽命，但關(guān)于聚脲在海洋環(huán)境中的腐蝕防護研究成果較少，因此研究鋼結(jié)構(gòu)防護用聚脲涂層耐海洋大氣環(huán)境的腐蝕性能非常必要。本文針對青島海域環(huán)境條件，先進行了溫度對Qtech-202-A（簡稱A）和Qtech-202-B（簡稱B）兩種聚脲涂層力學(xué)性能的影響以及兩種涂層附著性能影響因素研究;再選取綜合性能更優(yōu)的B涂層進行戶外暴曬及紫外光(QUV)加速老化實驗研究，得到兩種實驗環(huán)境下涂層力學(xué)性能、光澤度、吸

2、水性及附著力變化規(guī)律，并通過掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FTIR)及電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)分析了涂層的耐腐蝕性能及失效行為。實驗結(jié)論如下:
　　(1)溫度對涂層力學(xué)性能影響研究表明:-10℃低溫養(yǎng)護時，A和B兩種涂層的力學(xué)性能7d內(nèi)增長較快，至45d時穩(wěn)定;此時A涂層的硬度、拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度分別為邵D39、24.51MPa、489.65％和72.35N/mm，B涂層為邵D44、28.68MPa、428.29％和

3、76.36N/mm。而25℃常溫養(yǎng)護7d時，兩種涂層力學(xué)性能均達穩(wěn)定值，且與低溫養(yǎng)護時相當(dāng)。另外，低溫和常溫養(yǎng)護時，B涂層力學(xué)性能穩(wěn)定值均大于A涂層。
　　(2)涂層附著性能影響因素研究表明:涂層厚度由0.3mm增至2.0mm時，A涂層配環(huán)氧類底漆的體系附著力由5.66MPa降至3.67MPa，其它涂層體系亦有相同規(guī)律，因此涂層附著力與其厚度成反比;采用環(huán)氧類底漆所形成的附著力比聚氨酯類底漆高;整體上B涂層對鋼板的附著性比A涂層好

4、。
　　(3)戶外暴曬老化實驗研究發(fā)現(xiàn):涂層力學(xué)性能在90d內(nèi)基本不變，光澤度快速降至59.4°，吸水率及附著力變化較小;而360d后，其硬度、拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度分別降至邵D33、21.36MPa、413.21％和66.54N/mm，光澤度降至27.3°、表面失光嚴重，吸水率增至1.66％，采用環(huán)氧類及聚氨酯類底漆的聚脲涂層附著力分別降至3.81MPa和3.41MPa，綜合性能保持較好。SEM觀察發(fā)現(xiàn)實驗后涂層表面發(fā)生

5、老化，與鋼板界面間出現(xiàn)微小縫隙，造成其附著力下降，涂層斷面無明顯變化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較完整，涂層仍具有良好的防護性能。EIS測試發(fā)現(xiàn)戶外暴曬10d后，涂層低頻下的阻抗模值仍大于1010O.cm2，孔隙率為2.37×10-9，耐腐蝕性能突出;40d后其阻抗模值降至106O.cm2，孔隙率為2.66×10-6，鋼板已發(fā)生腐蝕，涂層防護性能變差。
　　(4)QUV加速老化實驗表明:2400h后，涂層基本失光，力學(xué)性能基本不變，吸水率及附著力變

6、化較小，綜合性能變化不大;而7200h后，涂層的硬度、拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度分別降至邵D32、20.33MPa、413.89％和63.87N/mm，表面完全變黑，吸水率增至2.33％，兩種涂層體系附著力分別降至3.06MPa和2.57MPa，綜合性能下降明顯。通過SEM及FTIR圖譜發(fā)現(xiàn)實驗后涂層表面老化嚴重，內(nèi)部有輕微老化，涂層防護性能下降。試樣經(jīng)QUV加速老化24h后，涂層低頻下的阻抗模值為1010O.cm2，孔隙率為6.5