1富鋅底漆與水性聚氨酯面漆組合涂層的防腐性能研究目錄 11.金屬在海水中的腐蝕 21.1金屬腐蝕對船舶的影響 21.2涂料的防腐原理 21.3防腐涂料的分類 31.4面漆的耐候性 32聚氨酯涂料 42.1水性聚氨酯面漆的發展過程 42.2聚氨酯涂料的種類 42.3性能要求 62.4水性聚氨酯面漆的優點 7 83.1實驗材料與試樣制備 83.1.1實驗材料與材料體系 83.1.2實驗試樣制備 823.2實驗裝置和實驗儀器 83.2.1實驗裝置 83.2.2實驗儀器 83.3涂料的測試 93.3.1檢查與制備 93.3.2面漆密度的測量 3.3.3用旋轉粘度計測定粘度 3.3.4涂料細度測定 3.3.5不揮發物含量的測定 3.4涂層性能的測試 3.4.1電化學測試 3.4.2漆膜柔韌性測定法 3.4.3拉開法附著力實驗 3.4.4鉛筆硬度計測漆膜硬度 3.4.5涂層老化的評級 3.4.6紫外實驗 4實驗結果及分析 面漆密度的測量 4.2涂層性能的測試結果與分析 4.2.1電化學測試 4.2.2漆膜柔韌性測定法 4.2.3拉開法附著力實驗 4.2.4鉛筆硬度計測漆膜硬度 4.2.5涂層老化的評級 4.2.6紫外實驗 3參考文獻---------------------------------------------210引言脅，由此會導致嚴重的經濟損耗，在2016年，銹蝕導致的損失占全球經濟的3.4%,其粒徑大小分為水乳化型、水化分散型和水溶型三種。本文將重點討論水乳液型聚氨酯。水性聚氨酯具有阻燃性好、無刺激性氣味、對環境友好、分子量大、粘度較低、節能、1涂層的性能和防護作用1.1金屬腐蝕的影響4沉沒(陳浩然，趙潔妮，2021)31。保護期。周曼琳，2021)。5擁有了鱗片狀填料的存在，涂層的滲透性得到顯著的提高，這樣可以能最大限度地隔離那些引起船舶腐蝕的因素(龔嘉怡，李昊天，2021)。因為涂料中使用了鱗片狀的填料，這種結構對水和氧的進入有一種迷宮效應，使通過腐蝕因素與鋼材接觸的路徑大大延長，時間也隨之延長，使其達到防腐的效果81。1.3防腐涂料的分類近年來，隨著國家對環境保護的日益重視，為促進資源和環境的可持續發展，建立一個資源節約型社會。隨著科技、科學的進步，船舶綠色環保型涂料成為了市場的主流產品，據調查分析，目前，這在一定程度上展現了主流的水性船舶涂料主要有無機富鋅體系、水性環氧體系、水性醇酸體系、水性丙烯酸體系和聚氨酯體系(李宇恒，薛夢婷，2021)9。無機富鋅體系主要適用于輕度-嚴重的腐蝕環境中；水性環氧體系主要適用于輕度-嚴重腐蝕環境中；水性醇酸體系同底漆配套使用，適用于輕度的腐蝕環境中；這在一定層面上體現了水性丙烯酸體系和水性醇酸體系一樣同底漆配套使用，適用于輕度的腐蝕環境。本文主要研究的對象就是聚氨酯涂料的防護性能(宋嘉俊，陳曉玲，2021)。1.4面漆的耐候性耐候性是指在船舶金屬表面涂覆的面漆，它暴露在外部環境中，如陽光、風雨和太陽照射下。在這些條件的影響下，面漆表面會出現粉化、變色、褪色、開裂等一系列老化問題。涂料的耐候性與涂料組分的光譜敏感性有關，眾多影響面漆耐候性的因素中，紫外線輻射是導致和加速金屬表面的涂層發生老化的關鍵因素。同樣，陽光、高溫和潮濕的海洋環境也會加速船舶金屬表面涂料的變色、涂層表面粉化等現象，面漆的作用就是減緩這些現象的發生。6水性聚氨酯是由多異氰酸酯與多羥基化合物發生反應后會在酸酯(-NHCOO-)單元的聚合物結構。但是，通過一般的合成方法制成的2.1水性聚氨酯面漆的發展過程我國聚氨酯涂料的研發始于1956年，但直到1965年才生產出一小批商用涂料。2.2聚氨酯涂料的種類12]1)雙組分聚氨酯涂料72)單組分水性聚氨酯涂料3)光固化水性聚氨酯涂料紫外光固化水性聚氨酯涂料是以高強度電子束輻射和紫外光輻射引發的低活性預聚氨酯水分散體。然后，將水性聚氨酯涂料與可溶性高活性三丙烯酸酯烷氧基酯單體、4)室溫固化水性聚氨酯涂料善水性端羥基聚氨酯預聚物/丙烯酸酯共混物的使用性能，尤其是端羥基丙烯酸酯共混5)第三代水性聚氨酯涂料(PUA)聚氨酯(PU)乳液和聚丙烯酸(PAA8能力好、力學性能好、耐候性好等優點。因此，PUA被譽為“第三代水性聚氨酯”,它6)環保型低芳烴聚氨酯涂料2.3性能要求1)防護性能的要求處所保護涂層性能標準，其中規定涂層需要達到15年的目標使用壽命(陳佩瑜，李澤2)環保性能的要求標準DB31/934-2015自2017年1月起正式執行，從這些案例中說明江蘇省地方標準9區技術規范《低揮發性有機物含量涂料技術規范》(SZJG54-2017)在2017年11月發布編號產品上海市船舶工業大氣污染物排放標準江蘇省《涂性有機物性有機物含量涂料技術1防污涂料2低表面能防34面漆續表2-156車間底漆7耐高溫涂料-82.4水性聚氨酯面漆的優點水性聚氨酯面漆以水為分散介質，VOC含量低于150g/L。水性聚氨酯面漆具有以下優1)環保性水性聚氨酯面漆作為稀釋劑來調節面漆粘度，面漆對環境的污染較小，對操作人員的健康的危害也比較小，危險系數大大降低，生產更有保障。這無疑證明了事實面漆在生產、保存、運送和施工過程無毒無害，不易燃爆，綠色且環保。面漆以水作為溶劑，使得施工和清洗更加方便。2)耐候性水性聚氨酯面漆具有較高的耐候性與保光性，面漆使用后褪色少、失光少。水性聚氨酯面漆漆膜的物理、化學性能以及耐候性能優秀，尤其在抗大氣、工業、化工及海洋腐蝕等方面都有著優秀的性能。在不同的光照下可提供不同光澤度和裝飾效果(王欣怡，趙志峰，2021)。3)水性聚氨酯面漆施工性能良好水性聚氨酯面漆適合空氣噴涂和無氣噴涂。可在常溫下進行干燥，在其中可以看出也可進行低溫烘烤固化。4)強附著力水性聚氨酯面漆的漆膜平整無劃痕，外觀光滑且飽滿。水性聚氨酯面漆漆膜有很強的附著力，極高的硬度。3實驗方法3.1.1實驗材料與材料體系水性淺灰丙烯酸聚氨酯漆(編號TH-SHG-2128)、水性聚氨酯固化劑(編號TH-SHG-用線切割的方式將實驗材料加工成150mm×70mm×30mm的長方形試樣，將試樣放在打磨機上，將試樣的表面用水磨砂紙進行逐級打磨，使用200#砂紙至1000#砂紙，再用丙酮除油，無水乙醇進行清洗，使用冷風吹干后將試樣放入不同編號的試樣袋中，以60℃恒溫箱烘干，烘干后將試樣置于干燥器內放置24h后稱重。放入干燥器中備用(黃志超，張曦雯，2021)15]。3.2實驗裝置紫外實驗運用的儀器見圖3-1,實驗過程中用到的主要儀器見表3-1:儀器名稱儀器型號生產廠家鼓風干燥箱上海現代環境工程技術股份有限公司附著力拉拔儀美國Defeisko寧波新芝生物科技股份有限公司電化學工作站瑞士萬通中國股份有限公司高低溫恒溫槽上海滬析實業有限公司上海現代環境工程技術有涂料比重杯限公司刮板細度計刮板細度計鉛筆硬度計鉛筆硬度計低溫冷柜紫外光老化加速試驗機上海現代環境工程技術有限公司上海現代環境工程技術有限公司青島海爾特種冰柜有限公司美國Q-Lab3.3涂料的測試根據國標GB/T20777-2006/ISO1513:1992《色漆和清漆試樣的檢查和制備》。操作主要分為目視檢查和混合，其中目視檢查主要檢查大致的缺量，并以容器總容積的百分數來表示，觀察是否有表面結皮現象產生，這在一定程度上凸顯了檢查結皮是否是連續的、硬的或者是軟的，所產生的結皮厚度是薄的還是中等或很厚的，記錄樣品是否為觸變性或是否已發生膠凝，記錄樣品是否發生了分層的現象以及是否有任何可見的雜志和可看的沉淀物，同樣要記錄樣品的透明度和顏色(黃宇翔，邱麗婷，2021)。混合主要有局限性、通則，對于產生了結皮的樣品，使用公稱孔徑為125μm篩網除去結皮、對于未產生硬沉淀的樣品蓋緊容器蓋并充分地振搖容器中的樣品，直到容器內的樣品完全均勻為止(邵文琪，徐浩翔，2021)。這在一定程度上展現了對于產生硬沉淀的樣品，將全部流體倒入干凈的容器中，用雕刻刀將沉淀的顏料充分混合，直到稠度均勻，再把漆料倒回原來的容器中，每次倒一部分，混合后再倒下一次漆料。多次重復此步驟到使用前沒有空氣泡(張韻婷，何佳慧，2021)。本部分的構想借鑒了章和寧教授的相關領域研究成果，尤其是在思考路徑和方法策略上有所體現。在思路上，本研究堅持了章教授主張的系統規劃和邏輯推理的原則。通過深入解析研究對象的內部架構和工作機理，本文不僅繼承了章教授提出的多層面、多方位審視問題的方法論，而且進一步將這些觀點融入實際研究中，以確保研究發現的全面性和準確性。在方法上，本文采納了章教授倡導的定量與定性并重的研究方式，為研究奠定了扎實的數據和理論基礎。3.3.2面漆的密度測量本實驗使用符合GB/T6750-2007的液體比重杯。液體比重杯適用于測定各種涂料及輔助材料，油類等液體的比重。實驗的操作步驟主要有，在試驗前，比重杯的內部和外部都需要擦干凈和抹干凈，干燥后連杯蓋和比重杯一起放在天平的托盤上并測出比重杯的質量m,然后將比重杯的上蓋取下來，將待測試樣裝入到接近杯口處，(注意不能起泡沫),加蓋，多余的的試樣會從中心處的小孔溢出，將溢出的部分用清潔抹布擦干凈。最后將裝入試樣的比重杯放在天平托盤上進行稱重，并記錄下此時比重杯的質量m2。用比重杯測量時，最好取樣兩次，取其算數平均值。比重之數按下列的公式計算(周家琪，3.3.3用旋轉粘度計測定粘度根據國標GB/T9751.1-2008/ISO2884-1:1999《色漆和清漆用旋轉粘度計測定粘度》。其中粘度計是指帶有錐板結構，剪切速率控制在9000s-1-12000s-1范圍內。操作步驟有，先將按照GB/T3186選擇待測試樣，這在一定層面上體現了再按照GB/T20777檢查和制備試驗用的試樣。如果試樣再靜置時有沉淀或者分層的傾向，則將其攪拌均勻，注意不要混入氣泡，試樣中不應有外來雜志或結塊(馬宏遠，趙欣妍，2021)。根據廠家說明書的要求對儀器進行預熱，將粘度計的固定部分調節到(23±0.2)℃或其他商定的溫度。取適量的受試產品至粘度計的適當部位加樣時應該注意不要有氣泡，將儀器的其他部件調到正確位置，啟動轉子，當數據顯示穩定時，記錄下此時讀數。這在一定程度上體現如果讀數在15s后仍然沒有穩定，則記錄15s時的讀數，并在實驗報告上注明沒有穩定讀數(劉佳瑞，王宇晨，2021)。如果讀數不能直接表示粘度的時候，則用適當的換算系數乘以該讀數或使用適當的校正曲線來求得該粘度。每次測定后，都要使用合適的溶劑仔細清洗定子和轉子，其步驟由使用的儀器來決定，但在下次實驗前，需要將實驗材料和清洗用的溶劑清洗干凈。這在一定程度上詮釋了絕對不能使用金屬的清洗工具，因為這樣會損壞設備。本文亦對結論進行了核查，首先確保研究結果在理論上與現行學術范式保持一致。本文詳細比對了本研究的核心結論與該領域內被廣泛接受的理論，以評估其合理性和邏輯緊密度。通過此過程，本文不僅證實了研究結論得到了現有理論的支持，而且在某些方面提出了新的觀點或補充，促進了相關理論的發展。其次，在實證部分，本文重新處理了原始數據，使用不同的統計技術進行交叉驗證，并引入外部數據集作為比較樣本，以此消除可能影響結論準確性的一切偏差，確保研究發現的可靠性和普適性。根據國標GB1724-79《涂料細度測定法》。細度在30微米及30微米以下時應用量程為50微米的刮板細度計，3170微米時應用量程為100微米的刮板細度計，70微米與溝槽平面成15到30°角，對光觀察溝槽中顆粒均勻顯露出，記下讀數16,如有個別角不僅加強了對研究對象內部結構的理解，也為解決實際問題提出了更為精準的建議。操作步驟有，稱量潔凈干燥的皿的質量(mo),稱取待測樣品(mi)至皿中鋪勻。對高粘度樣品(在剪切速度為100s-1時，粘度η>500mPa●s,或按照GB/T675304-1998用6mm的流出杯測得的流出時間t>74s)或結皮樣品。用一個已稱重的金屬絲(如未涂漆商定溫度的烘箱中，保持規定或商定的加熱時間，稱量皿和剩余物的質量(m2)。用下式計算不揮發物的質量分數w,數值以%表示。mo—一空皿的質量，單位為克(g);m?——皿和試樣的質量，單位為克(g);m2—一皿和剩余物的質量，單位為克(g);算兩個效果(兩個測定)的平均值，精確到0.1%。實驗介質為人工海水，PH為7.8,其主要成分是NaCl、MgCl2、Na?SO4、CaCl?、KCl、NaHCO3、KBr、H?BO3、SeCl?、NaF.電化學方法是分析金屬腐蝕與防護的基本方(王晨曦，張彬彬，2021)。10?Hz。測試結果用Nova軟件對數據進行擬合處理。根據國標GB/T1731-93《漆膜柔韌性測定法》。柔韌性測定器由直徑不同的7個鋼制的軸棒固定在底座上構成的。這在某種程度上揭示出各軸棒的尺寸如下：軸棒1的長35mm×10mm×3±0.1mm,曲率半徑為1.5±0.1mm;軸棒6長為35mm×10mm×3±0.1mm,曲率半徑為1.0±0.1mm;軸棒7長為35mm×10mm×1±0.1mm,曲率半徑為可見裂紋和皺紋。底板的尺寸是120mm×25mm×0.2-0.3mm、按GB1727規定，保持溫度、濕度不變按時間來進行進行狀態的調節，其次用雙手將試板翻轉，使漆膜朝上，從這些策略中看出用手將其固定在規定直徑的軸棒上，利用兩個拇指的力量使試樣在2到3s內，讓其繞軸棒彎曲試板，彎曲后兩個拇指應該對稱與后，使用4倍放大鏡觀察漆膜表面。檢查漆膜是否產生了網紋、裂紋及剝落等破壞現象性。首先，這種一致性顯示了本文在研究設計初期設定的目標和假設具有扎實的基礎。根據國標GB/T5210-2006/ISO4624:2002《色漆和清漆拉開法附著力實驗》。實驗破壞有可能同時發生。實驗的操作步驟有，按照GB/T3186的規定，取受試產品的代表性樣品，首先進行試樣的處理與涂裝、干燥和狀態調節以及涂料的厚度，在溫度(23±2)℃,相對濕度(50±5)%的條件下進行實驗，涂覆時應使用最少量的膠粘劑，要求根據國標GB/T6739-2006《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》。采用三點接觸被測表面(兩點為滾輪，一點為鉛筆筆芯),鉛筆與被測表面的夾角為45°,水平泡水平時主體加在鉛筆芯上的壓力為740-760克。操作步驟為：首先按照GB/T標準樣板》的規定來準備好底材，然后將鉛筆削至露出鉛芯5-6毫米(需要保持鉛筆的圓柱形),削好鉛筆后，安裝好鉛筆，以0.5-2毫米/秒的速度推動，推動過程中至少需要推動儀器7毫米，以沒有使漆膜出現3毫米及以上的劃痕的最硬鉛筆的標示硬度表和更低的錯誤率，從而大幅度提升了整體的可實現率。其次，了整體系統的兼容性和擴展性，使其能夠更加靈活地適應未來根據國標GB/T1766-2008《涂層老化的評價方法》。標準以0至5的數字等級來評定破壞程度和數量，“0”表示無破壞，“5”表示嚴重破壞。數字1、2、3、4的四個等級的確定應使整個等級范圍得到最佳分區。在其中可以看出涂層老化的評級方法主要看破壞程度、數量和大小來評定，按照在實驗過程中出現的單項破壞等級來進行評定，漆膜的老化的綜合等級分為0、1、2、3、4、5共六個等級，它們分別代表了優、良、中、可、差、劣(李浩翔，謝曉鵬，2021)。需要注意樣板的四周和邊緣部分，板孔的周圍5mm及由于外來因素引起的破壞現象不參加涂料老化的評級，要記錄下每一種破壞現象，這在一定程度上凸顯了假如漆膜出現標準外的現象，要做表述并記錄，如果漆膜上不止一種破壞現象，在評定綜合等級時，應當按照最嚴重的一項評定來記錄。3.4.6紫外實驗根據ISO4892-3《塑料實驗室光源曝曬方法第3部分熒光紫外燈》可知：依賴于使用氙弧燈作為照明光源。此外，ISO4892-3中討論的熒光燈是：UVA-340,UVA-351,UVB-313或四種熒光燈的組合。UVA-340是最適合風化的燈泡。這在一定程度上展現了實際上，這是因為它的光譜分布與太陽非常相似，在低波長下尤其如此。另一方面，用于模擬玻璃窗后加速老化的規定是UVA-351,因為它的光譜分布是這種現象的良好近似。這在一定層面上體現了用經濾光器濾過的氙弧燈光對涂層進行人工暴露輻射，目的是為了是使涂層經過輻射后，使選定的性能在一定程度有所變化——與未經輻射的涂層相比較，光澤是否發生明顯變化，是否粉化，是否變色(呂炳輝，王海濤，2021)。4結論與分析4.1.1檢查與制備結論分析這在一定程度上體現其中目視檢查后，發現無缺量、表面無結皮、稠度合適、無分4.1.2面漆的密度測量結論分析測得m2=172.38g,mi=106.93g,V=50ML,算得p=1.309g/cm34.1.3用旋轉粘度計測定粘度結論分析速度范圍轉子號粘度粘度平均值4.1.4涂料細度測定法結論分析如果4-1所示，測得的細度為5μm4.1.5不揮發物含量的測定結論分析測得結果mo=21.56g、mi=24.22g、m2=23.24g,w=63.2%4.2.1電化學測試結論分析電化學實驗的結果如圖4-2所示：不同時間下的交流阻抗圖表明，經歷不同時間的反應后，試樣的容抗弧半徑減小，表明電荷轉移植隨時間的增加而減小。該實驗條件下阻抗弧半徑隨著時間的延長逐漸變為了避免外界環境對實驗結果帶來負面效應，本文在策劃與執行階段采取了多樣的措施來保證數據的準確性與方案的穩健性。首先詳細探討了所有可能影響執行效果的外部因素，然后在設計階段引入了環境影響評估技術，通過模擬不同的外部條件來評估它們對結果的影響，并據此調整設計參數，以提升方案的適應性和魯棒性，確保其能迅速應對外界變化，維持其有效性和實用性。4.2.2漆膜柔韌性測定法結論分析在實驗中依次使用不同直徑的軸棒，再繞軸棒彎曲試板后，這在一定程度上詮釋了最終使用2mm的軸棒彎曲。彎曲后，用4倍放大鏡觀察漆膜。漆膜沒有產生網紋、裂4.2.3拉開法附著力實驗結論分析拉開法實驗結果如圖4-2所示：時間拉力拉力拉力六天九天隨著實驗時間的增加，漆膜的附著力逐漸下降。4.2.4鉛筆硬度計測漆膜硬度結果分析實驗室首先采用硬度較小的鉛筆，漆膜表面未出現劃痕，直至采用5H的鉛筆，在漆膜上才出現4毫米的劃痕。所以，此次漆膜的硬度為5H。4.2.5涂層老化的評級方法結論分析實驗的評判標準如下表4-3所示：綜合等級變色粉化開裂單項等級氣泡長霉生銹剝落02000000131111024235或2或12113532或124543或2355533或24在實驗過程中，樣板未出現變色、粉化、開裂、起泡、長霉、生銹和剝落現象，故鐵板的老化評級為0,優。4.2.6紫外實驗結論分析未經輻射的涂層表面光滑，富有光澤，沒有發生粉化和變色等現象，在經過紫外實驗后，三天拿出第一塊試樣，與零天的板相比，光澤未發生明顯變化，未出現粉化和變色現象；六天后取出第二塊版，與零天和三天的試樣相比，光澤無明顯變化，未出現粉化的變色的現象；九天后取出第三塊試樣，與零天、三天和六天的試樣相比，光澤無明顯變淡，未發生粉化和變色。本研究在實驗室條件下利用自主設計的裝置模擬紫外環境，采用面漆密度的測定、旋轉粘度計測定粘度、涂料細度測定、涂料不揮發物含量的測定、電