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当前,酸性环境下对涂层防护性能的研究远远多于碱性环境下的研究,但事实上碱性环境下的外防护防腐涂料也经常出现粉化、鼓泡、龟裂、发脆、起皮等失效现象,本课题根据一家碱厂的委托,针对该厂涂层总体防腐性能不理想的现状,希望筛选出实用的涂料品种,由这些涂料组成的防腐涂层在一定温度下仍然具备耐强盐碱腐蚀和耐长时间日光曝晒的良好性能,而其成本却与原来习用的防腐油漆相当;对于目前通用的重防腐通用油漆氯磺化聚乙烯面漆,根据“蒙特利尔公约”严格限制世界各国生产装置四氯化碳大气排放量的要求,寻找替代涂料便显得极为迫切。在参考了多位工程师的意见后,本论文选用氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、氯醚、脂肪族聚氨酯四种面漆作为研究材料。
本文将人工老化试验与红外光谱技术相结合,辅助涂层光泽度的测定和SEM形貌观察来研究涂层抗老化能力。通过分析红外光谱和辅助测试结果可以得到:4种有机涂层分子所含基团及化学键的类型,由憎水能力很强的甲基、亚甲基的特征峰以及基团独有的氯磺酰基、氨基甲酸脂键等特征峰的衰减趋势得出的四种有机涂层抗老化性排序;不同的化学键断裂所导致基团降解方式、程度也不同,肯定了紫外老化因素会造成涂层有机基团的降解,并导致涂层光泽度不同程度下降及漆膜结构孔洞的扩大,从而造成涂层耐蚀能力的下降,并提出抗老化能力与涂层耐蚀能力之间不一定成正比关系的观点。
EIS测试结果表明:随着浸泡时间的延长,涂层的孔隙电阻减小,双电层电容增大,涂层的阻抗值减小;随着涂膜厚度的增加,涂层的阻抗值增大;通过连续跟踪检测涂层界面下的显微腐蚀变化,建立相应的4种等效电路,并对涂层下的腐蚀过程进行了相应描述;对“人工老化+碱液浸泡”的结果进行分析,高分子涂层吸收了光能,涂层的C—H或C-O键断裂,树脂结构发生变化,导致涂层中的针孔、气泡缺陷增大,在浸泡试验中,涂层性能降低更快,同时总结了老化降解因素与碱液侵蚀共同作用下涂层耐蚀能力的排序。
本文通过一系列的物理、化学技术来探讨涂层的老化机理和研究涂层破坏的动力学过程,试验过程依据相关的国家标准和行业标准,并参考多家油漆厂家的意见,得出的试验结论对当前制碱行业的设备维护、保养具有现实的借鉴意义。