单一紫外光对丙烯酸聚氨酯涂层耐蚀性影响的研究

摘?要：本文针对丙烯酸聚氨酯防腐涂料，采取人工加速老化，结合常规检测技术、表面机械技术和交流阻抗技术，研究单一紫外光对涂层耐蚀性能的影响，初步探讨三种检测技术之间的相关性。

关键词：丙烯酸聚氨酯；耐蚀性能；单一紫外光；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，是当今重防腐涂料的发展方向之一，但其性能指标波动性大，采取不同技术从不同角度研究涂层耐蚀性能，可全面深入研究涂层防腐机理。

2?主要材料和仪器设备

紫外加速老化箱； 马口铁板：50×100×0.3mm；A3钢板：200 ×100×2 mm；丙烯酸聚氨酯涂料；环氧树脂双组分胶粘剂；拉拔仪；不锈钢试柱：Φ20mm×3mm；电化学测量仪。

3?实验部分

3.1?涂层吸水率的测试

涂层制备和老化：按GB 1765-79预处理马口铁，按GB 1727-79喷涂面漆，放置通风处固化干燥。然后置老化箱分别进行100h、300h、500h、800h的老化，每3组一周期，光照温度63±2℃。

重量法测试吸水率，主要是研究紫外光对涂层抗渗透性的影响。其公式为：吸水率ω=(G3-G2)/(G1-G)*100，由实验数据可知，随着老化周期延长，吸水率呈先下降后上升趋势，表明涂层破坏越来越严重，屏蔽性和抗渗透性下降。吸水方式有两种：通过涂层孔隙和缺陷的“宏观”物理吸附和与亲水基团形成的氢键吸附。在紫外作用下，涂层分子间发生结合和交联反应，分子键断裂，导致表面出现孔隙，吸水率增大。

3.2?涂层结合强度的测试

拉拨法定量测试，是通过测量拉开试柱使涂层从基体上剥离所需力的大小，得到结合强度[1]。

按3.1中方法处理A3钢板，老化周期满后取出，在试柱胶接面涂均匀薄层胶粘剂，贴合压紧，保持3~4h初步固化，再放入60℃恒温箱6h，取出冷却，进行结合力测试，得到2：

周期\编号 结合力MPa 破坏形式 均值MPa 均值MPa

B —表示内聚破坏，涂层自身破坏；

C —表示胶粘剂自身破坏或被测涂层的面漆部分被拉破；

＋表示完全破坏；

－表示部分破坏；

结合力呈先上升后下降趋势：300h之前增强，表明涂层内部吸附力增强，形成化学键力，抗机械性能增强；300h之后减弱，表明膜－基间的应力状态发生变化，原因可能是表面出现孔隙等，导致界面残余应力减小甚至消失，降低了界面的结合强度。

3.4?涂层交流阻抗的测试

将A3钢板除锈除油后，喷涂涂料，完全干燥后，测量涂层厚度，选择样板均匀的涂层进行老化试验。电化学阻抗测试采用PARC 378系统，涂层先在3% NaCl溶液分别浸泡4个周期，所得电容值Cp、Cd衡量涂层吸水量，电阻值Rp、Rt衡量防蚀性能[2]，进而估算腐蚀速度。实验电化学参数和腐蚀特征数据见表3：

随着老化周期延长，涂层耐蚀性和抗渗透性先增强后下降，原因在于300h前涂层内部发生固化反应，300h后内部结构稳定，涂层性能受紫外影响明显，表面出现微孔并向深处发展，腐蚀微电池增多。

4?实验结论

有机涂层在保护金属基体时，耐蚀性是决定性因素，关系到涂层寿命。结果表明：（1）300h前，涂层耐蚀性和抗渗透性出现“反常的”增强，在于涂层内树脂与固化剂逐步反应，表现出涂层固有的防护性能；但结构稳定后耐蚀性下降，受紫外影响明显，800h后屏蔽作用和抗渗透行性严重破坏，金属基体开始出现腐蚀；（2）三种测试技术的结果协调性较好，互相补充，弥补了单一技术的的缺陷，更全面准确的解析了涂层防腐性能。

参考文献：

[1] 苏修梁.张欣宇.表面涂层与基体间的界面结合强度及其测定.Electroplating &Pollution Control

[2] 周陈亮等，电化学方法在涂层/金属体系耐蚀性能评估中的应用，涂料工业.1998.9