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涂層戶外老化測試

發(fā)布于:2022-08-15

在阿拉伯灣科威特的索亞巴工業(yè)地帶的五個老化地點(diǎn)對11種工業(yè)涂層的性能和耐久性進(jìn)行了兩年半的研究。涂層性能與普遍的工業(yè)大氣條件有關(guān),并將它們在實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)中的表現(xiàn)進(jìn)行比較。經(jīng)驗(yàn)表明,在科威特工業(yè)區(qū)這樣的條件下,涂層的降解速度往往比大多數(shù)為其西方國家開發(fā)的涂層系統(tǒng)快。

為科威特工業(yè)區(qū)使用的工業(yè)涂層制定適當(dāng)?shù)倪x擇標(biāo)準(zhǔn)的需求日益增長。許多為溫帶地區(qū)開發(fā)和制造的涂層系統(tǒng)已被用于炎熱和惡劣的氣候,但它們在那里的性能表現(xiàn)不足。(應(yīng)該注意的是,一些故障與在惡劣天氣條件下使用的油漆有關(guān)。)。然而,關(guān)于阿拉伯灣工業(yè)涂層暴露試驗(yàn)的性能或結(jié)果的信息很少?,F(xiàn)有的信息都是基于個別公司對自己的產(chǎn)品進(jìn)行的測試,以及具體的測試結(jié)果和比較在很大程度上還沒有公布。有一篇論文介紹了在沙特阿拉伯的大氣條件下,幾種海洋、工業(yè)和住宅涂層在10年內(nèi)的性能的廣泛數(shù)據(jù)。該論文還涵蓋了鋁醇酸、醇酸搪瓷、氯化橡膠、環(huán)氧樹脂和乙烯基膠泥涂層系統(tǒng)在溫和、煉油廠和海洋環(huán)境下20年的使用性能。所有的涂層在暴露條件下似乎都表現(xiàn)良好。該文件的結(jié)論是,影響大多數(shù)這些涂層系統(tǒng)的服務(wù)性能的最關(guān)鍵因素是表面處理。

其他研究涉及一系列建筑材料,包括塑料、密封劑和暴露在沙特阿拉伯迪拜天氣條件下超過7年的塑料、密封劑和混凝土砂漿表面涂層。在迪拜的高平均溫度和極端溫度下,所研究的大多數(shù)材料的降解速度比暴露在英國的場地上時降解得更快。然而,在這兩個地點(diǎn)之間無法確定單一的加速因素。

目前的測試計劃是為了滿足信息的需求,并為當(dāng)?shù)毓I(yè)的決策者提供關(guān)于工業(yè)帶特定區(qū)域的涂層選擇的指導(dǎo)。本文描述了在不同的測試地點(diǎn)暴露兩年半,獲得了商業(yè)涂層系統(tǒng)的性能結(jié)果。由于戶外測試需要長期暴露,所以首先在實(shí)驗(yàn)室老化加速測試中對涂層進(jìn)行了評估。

戶外老化測試

在索亞巴工業(yè)區(qū)的五個試驗(yàn)點(diǎn),在朝南45度角的架子上,一式三份涂有1 1系統(tǒng)的試驗(yàn)板被曝光。

五個測試點(diǎn)的位置如下:

場地A(離海0.2公里)-重度污染(在煉油廠和氯堿[氫氧化氯鈉]廠的下風(fēng)口)。

場地B(距海0.55公里)-重度污染(緊鄰煉油廠、海水淡化廠和發(fā)電廠)。

場地C(距海1.5公里)-重度污染(來自煉油廠的上風(fēng)口,旁邊是水泥熟料廠)。

場地D(離海3公里)-輕度污染(農(nóng)村地區(qū))。

場地E(離海15公里)-輕度污染(農(nóng)村地區(qū))。

在編寫本報告時,接觸期為兩年半。每個月對板材進(jìn)行檢查,看是否有生銹、開裂、粉化和一般外觀等缺陷,并以60度角測量光澤保持率。根據(jù)ASTM D610-43對板材進(jìn)行評級。

并以60度角測量光澤保持率,根據(jù)ASTM D 610-43對板材進(jìn)行評級

暴露在加速試驗(yàn)條件下的各種涂層系統(tǒng)的性能

涂層戶外老化測試結(jié)果

選擇了五個具有不同工業(yè)區(qū)環(huán)境參數(shù)(表4)和距離阿拉伯灣不同距離的地點(diǎn)進(jìn)行室外面板暴露。從表5中可以看出,聚氨酯(系統(tǒng)5、6、7、10和11)環(huán)氧云鐵(系統(tǒng)3)和丙烯酸水基(系統(tǒng)8)涂層系統(tǒng)優(yōu)于其他涂層系統(tǒng),即使在現(xiàn)場B的嚴(yán)重污染環(huán)境中也是如此。這種性能趨勢在加速實(shí)驗(yàn)室測試的結(jié)果中也很明顯。在戶外老化曝曬過程中,大多數(shù)涂層在所有測試點(diǎn)都不能保持其光澤值;例外情況是系統(tǒng)3、5、7、10和11暴露在地點(diǎn)D和E。一般來說,光澤保持率作為時間曲線的函數(shù)的比較(圖 1至5)用于聚氨酯系統(tǒng) (5、6、7、10和11)和云母氧化鐵環(huán)氧體系(3)表明,這些涂層比試驗(yàn)現(xiàn)場暴露的其他涂層體系(丙烯酸樹脂[2和9]和氯化橡膠

涂層戶外老化測試結(jié)果

)更好地保持了光澤。暴露兩年半后對涂層試板的目視觀察發(fā)現(xiàn),涂層試板上的銹斑限制在D和E處聚氨酯和環(huán)氧云母氧化鐵系統(tǒng)的10級以及A和B處大多數(shù)系統(tǒng)的7級之間。

不同涂層戶外老化測試對比

氯化橡膠(系統(tǒng)4)和醇酸光澤(系統(tǒng)9)涂層系統(tǒng)在所有試驗(yàn)中暴露后顯示出檢查缺陷(未穿透面漆的細(xì)微裂紋) 。據(jù)報道,在油基漆中,如醇酸光澤系統(tǒng),水和老化會逐漸浸出增塑元素,使膜隨時間變脆。此外,在氯化橡膠涂層中,增塑劑元素可以在熱的影響下遷移。在這些測試條件下,這兩個系統(tǒng)被證明不適合室外應(yīng)用。此外,與測試的其他體系相比,醇酸樹脂體系遭受嚴(yán)重的粉化。粉化是在漆膜表面形成一層易碎的粉狀涂層,這是由于粘合劑因老化而分解造成的,尤其是暴露在陽光的光化學(xué)活性光線和露水冷凝物下的結(jié)果。

不同的粘結(jié)劑有不同的反應(yīng)速度;例如,環(huán)氧樹脂(體系3)反應(yīng)相當(dāng)快;丙烯酸和聚氨酯可以長期保持不變。

然而,環(huán)氧樹脂的粉化 一般認(rèn)為這只是一種表面現(xiàn)象,因此除了對外觀沒有危害。

在所有情況下,粉化通常被認(rèn)為是最可接受的失效形式,因?yàn)楹罄m(xù)維護(hù)的表面處理通常只包括去除松散的粉狀材料。

此外,在需要維護(hù)涂層之前,醇酸樹脂系統(tǒng)在惡劣的大氣條件下,例如在試驗(yàn)地點(diǎn)A、B以及在某種程度上,預(yù)計不會存活超過一至三年。

就底層鋼的腐蝕保護(hù)而言,所有測試的涂層系統(tǒng)都提供了不同的保護(hù)水平,具體取決于 取決于現(xiàn)場的主要大氣條件。表4列出了為五個接觸點(diǎn)收集的年平均(1988年至1989年)大氣數(shù)據(jù)。地點(diǎn)A和B的條件似乎最為惡劣,大氣中二氧化硫、氨、硫化氫和氮氧化物的濃度較高。此外,站點(diǎn)A和B大氣中懸浮顆粒中的銨離子和氯離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他站點(diǎn)中觀察到的濃度。地點(diǎn)A和B靠近海邊,相對濕度稍高,會導(dǎo)致面板表面長時間潮濕。如光澤損失所反映的,暴露在現(xiàn)場C的涂層的降解比預(yù)期的要快。這可以歸功于附近的水泥熟料廠。 經(jīng)過兩年的暴露,涂層表面定期清除大量的熟料粉塵。對粉塵的分析表明存在38%的氧化鈣、20%的二氧化硅和6.55%的硫酸鹽。

結(jié)論

在索亞巴地區(qū)的所有測試地點(diǎn),聚氨酯和環(huán)氧樹脂-氧化鐵基系統(tǒng)的表現(xiàn)(包括美觀和耐腐蝕性)都比其他研究的涂層系統(tǒng)好。

聚氨酯表面涂層的系統(tǒng)為鋼材提供了很好的防腐保護(hù)。雖然它們最初很昂貴,但其有效壽命很長。

與聚氨酯體系相比,基于醇酸樹脂、丙烯酸樹脂和氯化橡膠的常規(guī)涂層體系表現(xiàn)一般。

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