一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法技術

一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的預測方法，(1)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，用作試樣；(2)將試樣浸泡在90℃±2℃的不同水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，在試樣的涂層表面上劃成15mm×30mm的長方格，在一小時內冷卻到室溫；(3)在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級；(4)當試樣最終表現(xiàn)為1級時，確認其浸泡天數(shù)，定為m天，加7天并乘以3得出涂層的預計最長使用壽命為n年；(5)將涂層預計最長使用壽命乘以減效系數(shù)μ得出計算的使用壽命，為N年；可做為工程材料防腐蝕耐久性設計的依據(jù)，不僅有利于工程的安全，還可作工程事故的分析手段。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的預測方法，(1)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，用作試樣；(2)將試樣浸泡在90℃±2℃的不同水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，在試樣的涂層表面上劃成15mm×30mm的長方格，在一小時內冷卻到室溫；(3)在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級；(4)當試樣最終表現(xiàn)為1級時，確認其浸泡天數(shù)，定為m天，加7天并乘以3得出涂層的預計最長使用壽命為n年；(5)將涂層預計最長使用壽命乘以減效系數(shù)μ得出計算的使用壽命，為N年；可做為工程材料防腐蝕耐久性設計的依據(jù)，不僅有利于工程的安全，還可作工程事故的分析手段?！緦＠f明】
本專利技術屬于無溶劑型高分子涂料的
，所述無溶劑高分子涂料包括固體粉末型和液體型，具體涉及到一種供涉水環(huán)境工程特別是海洋工程使用的防腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法。
技術介紹
水環(huán)境包括江河、湖泊、濕地(即沼澤)和海洋等，它們對材料的腐蝕比大氣對材料的腐蝕要較為嚴重，其中最為突出的便是海洋環(huán)境。海洋環(huán)境是一個極為復雜的腐蝕環(huán)境，不僅海水本身包含有以氯化物為主的各種腐蝕介質，而且由于波浪、潮流的存在，對工程構件不僅會產(chǎn)生三相界面腐蝕，還會有長期的低頻往復應力沖擊。此外,海洋微生物、工程構件上的附著生物以及它們的代謝產(chǎn)物也會對工程構件的腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的影響。在海洋工程中，材料主要有鋼材和鋼筋混凝土，而長期為工程界所關注的則是鋼材和鋼筋混凝土用于海洋環(huán)境下的耐久性問題。從材料選擇、涂層防護和陰極保護等不同方面綜合分析，其中防腐涂層被認為是解決問題的關鍵。 談到防護涂層，通常采用的是有溶劑的液體涂料。這類涂料在成膜過程中必然要揮發(fā)而產(chǎn)生無數(shù)個孔隙，同時涂膜固化過程中揮發(fā)的小分子也會產(chǎn)生較多的顯微針孔，再加上涂膜的樹脂和固化劑的不均勻性，也會造成固化交聯(lián)結構的不均勻，必然出現(xiàn)涂膜結構的不均勻，這類涂層在腐蝕環(huán)境下失效是必然的。這類有溶劑涂料，根據(jù)已有國內外標準防腐年限也只有5年、10年、15年，不能滿足現(xiàn)有工程的需求。根據(jù)大量研究和工程實踐表明，無溶劑涂層是解決該問題的主要出路，是一種發(fā)展趨勢和必然選擇。 綜合考慮，在海洋工程的構件中采用無溶劑環(huán)氧涂料涂層防護是一種性價比較高的選擇方案。中國專利ZL200910088724.5提出了一種《海港碼頭鋼板樁用無溶劑環(huán)氧涂料及其制造方法》，它由A液和B液組成，其中A液是以雙酚A環(huán)氧樹脂為主要成份的組合物；B液則是固化劑，其耐鹽霧性能達5000小時以上，與基材粘接性好。然而，該專利并沒有涉及防腐涂料涂層使用壽命的測定方法。 中國專利ZL200810228370.5公開了《一種海洋用鋼管樁外防腐環(huán)氧粉末涂料》，它能夠滿足海洋環(huán)境下長期工作的防腐蝕要求，綜合性能也較好，目前已經(jīng)得到很好的推廣應用，但他們僅僅是提供了一種性能優(yōu)良的涂料，對于涂料的使用壽命的測定方法并沒有作深入的研究。 我們檢索了有關耐水環(huán)境腐蝕的高分子涂料的專利，發(fā)現(xiàn)它們都僅僅是公開了涂料的成分和制造方法，對于涂料使用效果，特別是涂層的使用壽命的測定未作深入的研究。上世紀的八十年代，美國工程界的人士普遍認為采用環(huán)氧涂層鋼筋(Epoxy-CoatedReinforcing Bars,簡稱為ECR)是解決鋼筋混凝土用于海洋環(huán)境下耐久性問題的有效辦法。當時美國Florida州有300座橋采用了 ECR技術進行防護，但其中有5座橋僅使用5年就出現(xiàn)了因鋼筋銹蝕而導致混凝土開裂和剝離，并發(fā)生了涂層脫層現(xiàn)象，同時在持續(xù)的應用過程中，在3年至13年之內發(fā)現(xiàn)所檢測的鋼筋涂層幾乎全部脫層，這種脫層是造成鋼筋防腐失效的主要原因。ECR的技術基礎是熔融結合型環(huán)氧粉末涂裝技術，是無溶劑涂層的一種主要形式。通過大量研究我們從這次事故中可以看出:在熔融結合型環(huán)氧粉末涂裝技術中，脫層才是這類防腐技術主要的防腐失效必然現(xiàn)象，只有研究清楚脫層的生成規(guī)律，才能有效提高無溶劑涂層技術的防腐性能，盲目發(fā)展和應用無溶劑涂層技術是徒勞無益的。上述介紹的幾項專利沒有涉及到無溶劑防腐失效機理的研究，雖然從客觀上來說，它與其它防護涂層相比較，應該視為不可多得的好方法；然而，防腐蝕工程是一個綜合型的工程，它不僅要有一個性能優(yōu)異的涂料配方，還要有一個合適而簡便的涂裝方法，甚至還需要制訂一個嚴格的質量標準和相應的檢測方法。本專利技術人根據(jù)在對無溶劑涂層技術的發(fā)展現(xiàn)狀、性能指標、工程應用效果和壽命評估等諸多方面進行深入研究后的發(fā)現(xiàn)，提出對耐水環(huán)境腐蝕的無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法，這對防腐工程的實施有著重要的經(jīng)濟和社會意義。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術人在分析美國Florida州橋的ECR使用情況的同時對該類涂層技術開展了深入系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)涂層脫層是無溶劑涂層防腐失效的基本原因，涂層脫層有如下基本屬性:(1)涂層脫層是無缺陷涂層防護失效的重要表現(xiàn)形式；(2)水相的形成是無缺陷涂層脫層的原因；(3)涂層脫層發(fā)生在涂層與金屬的界面處；(4)涂層脫層生成條件與涂層交聯(lián)結構類型密切相關；(5)涂層脫層與涂層的固化度有關；(6)涂層脫層與浸泡介質的類型和溫度有關。(7)用掃描電鏡的分析方法證實，涂層脫層是材料開始腐蝕的控制點，在脫層前材料不被腐蝕，脫層后材料才被腐蝕?；趯ι鲜龅陌l(fā)現(xiàn)，開展反復實驗研究，提出了一種耐水環(huán)境腐蝕、特別是供海洋工程使用的無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法。 為了實現(xiàn)本專利技術，我們提出了前人所確定的涂層濕附著力方法中的5級為涂層脫層的特征。通常將帶有涂層的試樣浸泡在90°C ±2°C的不同水溶液中(用于海洋工程金屬材料的涂層，選用3.5% NaCl溶液:其他情況仍用蒸餾水)，在浸泡一定的天數(shù)后從水中取出，在涂層表面上用刀劃成大約15mmX30mm的長方格，一小時內冷卻到室溫，然后用尖刀在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層脫層的情況分五級，I級為涂層完好無脫層現(xiàn)象，涂層明顯地不能被撬剝下來；2級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積小于或等于50%;3級為被撬離或剝離涂層區(qū)面積大于50%，但涂層表現(xiàn)出明顯的抗撬性能；4級為涂層成片脫層，涂層很容易被撬剝成條狀或大塊碎屑；5級涂層全部剝開，涂層成一整片被剝離下來，用手很容易把涂層成片撕下。本專利技術人認為濕附著力5級所表征的涂層脫層物理特征，具有上述的無溶劑涂層防腐失效的涂層脫層基本屬性。 本專利技術人從現(xiàn)有大量工程涂層脫層的現(xiàn)象中注意到這樣的事實:(I)如從美國Florida州各座橋的腐蝕情況發(fā)現(xiàn):無溶劑涂層的熔融結合型環(huán)氧粉末涂層在一定的涂裝工藝條件下屬于無缺陷涂層，它們失效的關鍵方式就是涂層脫層。涂層脫層前，在涂層與金屬界面上不會發(fā)生腐蝕過程；在涂層脫層過程中至多只會產(chǎn)生微弱的腐蝕過程；一旦涂層脫層，水O2與Cl一進入界面處，造成縫隙腐蝕的機會，腐蝕過程才開始連續(xù)進行，直到涂層失效；(2)這類涂層脫層在Florida州橋的統(tǒng)計分析中已確定涂層鋼筋服役3年后就開始脫層，直到13年后大多數(shù)ECR涂層全部發(fā)生脫層現(xiàn)象。Florida州橋所用材料的涂層鋼筋標準中沒有濕附著力要求，我們現(xiàn)用當時所用同型號材料涂層進行數(shù)據(jù)分析，濕附著力指標是，在90°C ±2°C 3.5% Na本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種耐水環(huán)境腐蝕無溶劑高分子涂層使用壽命的測定方法，其特征在于：(1)在基片上涂敷無溶劑高分子涂料，用作試樣；(2)將試樣浸泡在90℃±2℃的水溶液中，分別浸泡一定的天數(shù)后取出，取出試樣后，在涂層表面上劃成15mm×30mm的長方格，1小時內冷卻到室溫；(3)在長方格四個邊角撬剝，根據(jù)涂層的濕附著力大小即涂層脫層的情況定級；(4)當試樣最終表現(xiàn)為1級時，確認其浸泡天數(shù)，定為m天，再加7天并乘以3得出涂層的預計最長使用壽命為n年，即：n＝(m+7)×3??式(1)(5)將涂層預計最長使用壽命乘以減效系數(shù)μ得出測定的使用壽命，為N年：N＝μn＝μ×﹛(m+7)×3﹜??式(2)。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張立新，
申請(專利權)人：張立新，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21