丙烯酸聚氨酯涂料防腐蚀性能研究

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1、万方数据丙烯酸聚氨酯涂料防腐蚀性能研究刘斌t·2李瑛1林海潮1曹楚南1(1中国科学院金属研究所，金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳1l00162．中国人民解放军海军后勤学院，天津300450)摘要：利用电化学阻抗谱(EIs)，研究了对添加不同颜料体积浓度(PVc)Ti()2的丙烯酸聚氦酯涂料的砧腐蚀性能实验结果表明，Pvc为40％的涂层具有最优的防腐蚀性艏关键词：丙烯酸聚氨酯涂料防腐蚀性能EIS中圉分类号：TGl744l文献标识码：A文章编号：1005—4537(2003)02一0089一041前言聚氨酯涂料有优异的防腐蚀性能，具有

2、重要的作用．然而，其缺点之一是耐侯性较差，室外作面漆易粉化，因此限制了它的应用．目前普遍采用加入另一树脂进行化学改性．来改善聚氯酯涂料的性能．丙烯酸树脂具有耐侯性好的特点，可使之与聚氨酯树脂制成双组分涂料，从而得到耐蚀性和耐侯性均佳的涂料品种．目前，丙烯酸聚氨酯涂料在海洋石油开采平台、船舶工业和汽车工业都得到了非常广泛的应用．颜料体积浓度(Pvc)是表征涂层性质的重要物理参数之一．Pvc不同，涂层中颜料与树脂界面间孔隙的数量和分布不同，从而对腐蚀性介质在涂层中的传输行为产生显著影响．前期研究表明“’2J，在醇酸和环氧涂层中添加不同

3、Pvc的屏蔽阻挡型防锈颜料——云母氧化铁(MIO)，对水在涂层中的传输行为产生显著影响．Ti嘎作为最广泛使用的着色颜料之⋯．虽然对涂层下金属的腐蚀过程不起直接的物理、化学作用，但是其添加量的多少必然会影响涂层中孔隙的数量和分布，从而间接对涂层的防护性能产生影响．因此，本工作以添加不同PvcT，02的丙烯酸聚氨酯涂层作为研究对象，利用EIs评价涂层的防腐蚀性能，由此确定Ti。2的最佳添加量．2实验方法实验所用丙烯酸聚氨酯涂料甲组分为多异氰酸酯，乙组分为羟基丙烯酸树脂，“金红石型Ti02作收稿日期：2002．03．14；倍订日期：20

4、02．06．20基金项目：国家重点基础研究专项经费资助(G19990650)作者简介：刺斌，男，1973年生，博士．研究方向为擦料性能评价及失技啦观机翩研究为着色颜料，通过改变颜料的添加比例将涂层PVc分别调整为25％、35％、40％、50％，涂层代号依次为APul、APu2、APU3、APu4．基底金属为低碳钢，经机械磨光，丙酮除油，无水乙醇除水处理后待用．涂料施工时，甲、乙组分按1：1配比，混合均匀后熟化30min，然后在基底金属上刷涂一道。在20℃、相对湿度30％条件下充分干燥，涂层干膜厚度为(60±5)肛m．腐蚀介质为一次

5、蒸馏水配制的0．5mol／I。Nacl水溶液．Nacl为分析纯试剂电化学交流阻抗测试采用美国EG＆G公司M273恒电位仪和5210锁相放大器组成的M398交流阻抗测量系统，测试频率范围为105～10_2Hz．正弦波信号的振幅为10mv．测试采用三电极体系．辅助电极为不锈钢(1crl8Ni9Ti)，参比电极为饱和甘汞电极，“基体金属作为研究电极．阻抗数据经计算机采集后，用英国Solartron公司的z—view2．2软件进行数据处理3结果与讨论3．1不同Pvc丙烯酸聚氨酯涂层的EIs特征图1为4个PvC涂层在不同浸泡时间所测得EIs

6、的Nyquist图APu3的阻抗谱在整个浸泡时间范围内只表现为单容抗弧(图1c)，所对应的等效电路见图2a这说明涂层具有良好的防腐蚀性能．在实验期间腐蚀介质不能到达涂层／基底金属界面．基底金属没有发生腐蚀反应其余3种涂层的阻抗谱在浸泡初期表现为单容抗弧，在第5、6d后已出现完整的半圆，到了浸泡后期，阻抗谱的低频部分具有warburg阻抗的特征(图1a、1b、1d)，但由于测试体系受弥散效应的影响，使得扩散尾的相角偏离45。，所对应的等效电路见图2b．该结果说明这3种涂层的防腐蚀性能不如APu3好，随着浸泡时间的增万方数据90中国腐

7、蚀与防护学报———————————————————————————————————————————————————一一第23卷ng．1Nyquistdiagrarmofacryllcpolyurethanecoatingsatdiff盯entPVCImmemdin05m训LNacl∞lution．(a)APul(b)APu2(c)APu3(d)APU4(a)(b)cPFig．2Equiv血entdrcuitsforacrylic州yurethane∞atingspaIntedonlowcarbonsteelimmersed1n05

8、m训LNacl吕。lutionPVC：(a)APU3(b)theotherthreecoatln窨s加，腐蚀性介质传输到达涂层／金属界面，建立起腐蚀微电池，腐蚀反应已经发生，氧的扩散过程为腐蚀反应的控制步骤．3．2不同Pvc时涂层电阻在浸泡过程中的