金属防护用聚脲涂层附着性能研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shifter_2009
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聚脲涂层具有优异的力学性能和良好的耐介质、耐低温、耐热氧老化性能,可以提高结构的服役寿命,目前已被广泛应用于国内外大量防护工程中。在金属防护领域,聚脲涂层与金属基材附着性能是非常重要的,涂层防护失效往往是由于附着性能低。但有关聚脲涂层与金属基材附着性能研究甚少,因此开展金属防护用聚脲涂层附着性能的研究非常必要。本文研究金属表面处理方式及服役环境对聚脲金属复合涂层附着力影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析喷砂产生的粗糙度及QUV加速老化对涂层附着力影响,主要研究结论如下:(1)常规性能对聚脲金属复合涂层附着力影响研究表明:随着底漆粘度增加,施工难度加大,其干燥时间及成膜厚度也随之增加,聚脲金属复合涂层的附着力随之降低;随着聚脲涂层凝胶时间的增加,涂层流动性增加,内应力减小,附着力得以提高;聚脲涂层厚度增加,涂层本身由于形变将产生不同程度的界面应力,使得涂层与金属基材容易脱开,降低复合涂层的附着力。(2)金属表面不同处理方式对聚脲金属复合涂层附着力影响研究表明:为提高金属表面粗糙度,对金属表面进行喷砂处理,从而增大聚脲涂层与基材间的结合面积,防止涂层裂纹产生,抵抗张力对涂层的不利影响,提高复合涂层附着力。Q235钢板和铝板经喷砂处理后对应的复合涂层附着力分别为12.3MPa、10.2MPa。此外,金属表面经磷化处理生成磷化膜,其内部的孔隙起到毛细管作用,有利于底漆浸润金属基材,从而增强复合涂层附着力。磷化膜的存在还使金属基材表面由优良导体变为不良导体,抑制表面微电池的形成,不仅可以提高金属的耐受性,还能提高金属与聚脲涂层的附着力。Q235钢板和铝板经磷化处理后对应的复合涂层附着力分别为10.19MPa、8.79MPa。(3)养护温度对聚脲金属复合涂层附着力影响研究表明:养护温度可以影响聚脲涂层内部反应速率,也会影响半预聚物与氨基聚醚及胺类扩链剂的化学反应活性,还会影响分子链之间的化学交联所需的时间,进而影响涂层本身内聚力及聚脲金属复合涂层附着力的发展规律。低温养护条件下,聚脲金属复合涂层附着力强度上升较缓慢,且附着力破坏形式多样;而高温养护条件下,聚脲金属复合涂层附着力强度发展较快,养护2d对应的附着力可以达到稳定强度的60.4%,养护5d左右附着力已基本达到稳定时涂层所对应的附着力。(4)干湿循环、冻融循环以及QUV加速老化三种服环境对聚脲金属复合涂层附着力影响研究表明:环境劣化因子中,氧气、水分子和温度对涂层附着性能的影响较大,随着服役时间增长,复合涂层附着力均降低,且三种服役环境对附着力影响从大到小为:QUV加速老化>冻融循环>干湿循环。干湿循环90次,聚脲Q235钢板复合涂层附着力从11.36MPa下降至10.32MPa;聚脲Q23铝板涂层附着力从10.13MPa下降至9.71MPa。冻融循环90次,聚脲Q235钢板复合涂层附着力从11.25MPa下降至8.12MPa;聚脲铝板复合涂层附着力从10.59MPa下降至6.46MPa。QUV加速老化7200h,聚脲Q235钢板复合涂层附着力从11.87MPa下降至8.33MPa;聚脲铝板复合涂层附着力从8.01MPa下降至4.91MPa。此外,三种服役环境均涉及到温度的变化,可产生较大的温差效应,由于金属基材与聚脲涂层的线膨胀系数相差较大,聚脲涂层与金属界面间将产生“滑移”,使得氧气和水分子侵入界面时,引起金属基材的锈蚀,从而影响聚脲金属复合涂层附着力。基于以上实验研究,得到金属防护用聚脲涂层附着性能的变化规律及其影响因素,为聚脲在金属防护领域的应用提供基础数据和理论支持。
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