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　　聚氨酯涂層具有良好的柔韌性、耐潮濕、耐磨、 耐油及耐各種腐蝕介質(zhì)等性能，廣泛應(yīng)用于建筑、船 舶、汽車和航空等領(lǐng)域，是一種較為常見的保護(hù)涂層。它可以起到阻隔、緩蝕等作用，保護(hù)基體免受外界環(huán)境侵蝕，延長基體使用壽命，大大降低了基體的維護(hù)成本。然而，在自然環(huán)境光、熱及各種腐蝕介質(zhì)的綜合作用下，聚氨酯分子結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，涂層會(huì)發(fā)生失光、變色、粉化、龜裂、起泡等老化現(xiàn)象，導(dǎo)致涂層失效而失去對(duì)基體的防護(hù)作用。因此，研究聚氨酯涂層老化行為，在預(yù)估涂層的劣化程度、防護(hù)能力、涂層服役年限和剩余壽命等方面顯得尤為重要。

　  聚氨酯涂層自然暴露和人工加速兩種老化方式下的失效行為及失效機(jī)理，并對(duì)聚氨酯在人工加速環(huán)境下壽命預(yù)測的研究進(jìn)行總結(jié)。

　　1 聚氨酯涂層老化方法

　　聚氨酯涂層的老化研究方法主要分為自然暴露老化和人工加速老化兩種。例如，典型的自然暴露老化方法有海水浸泡試驗(yàn)、戶外大氣曝曬試驗(yàn)等；人工加速老化方法有氙弧燈老化、紫外光(UV)老化及鹽霧試驗(yàn)等。

　　1.1 自然暴露老化

　　涂層在自然環(huán)境中暴露，可真實(shí)地反映有機(jī)涂層在服役條件下的老化情況，前人對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。羅來正等對(duì)海洋大氣環(huán)境下聚氨酯涂層的老化行為進(jìn)行研究，結(jié)果表明光降解和水降解的綜合作用是導(dǎo)致涂層失效的主要原因。林靜等采用海洋環(huán)境戶外曝曬的方法研究了聚脲和聚氨酯涂層經(jīng)自然曝曬 2493 d后的老化行為，試驗(yàn)場地選在青島理工大學(xué) 2#實(shí)驗(yàn)樓樓頂曝曬場(見圖1)，結(jié)果表明聚氨酯涂層表面嚴(yán)重粉化開裂，力學(xué)性能基本喪失，而聚脲涂層仍具有較高的強(qiáng)度。

　　1.2 人工加速老化

　　由于自然暴露老化試驗(yàn)周期長，且試驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境條件可控性和試驗(yàn)重現(xiàn)性差，無法進(jìn)行單因素研究，在涂層老化研究中存在局限性，一般采用人工加速老化試驗(yàn)來模擬自然老化條件。 鞠濤等在干濕循環(huán)、氯鹽及荷載多因素聯(lián)合作用下，研究了氯離子對(duì)環(huán)氧涂層和聚脲涂層混凝土的侵蝕性能的影響，結(jié)果表明，聚脲涂層的抗氯離子侵蝕性能要優(yōu)于環(huán)氧涂層。Li等對(duì)4種混凝土涂層進(jìn)行紫外線和干濕循環(huán)加速老化試驗(yàn)，研究了涂層的抗氯離子性能，研究結(jié)果表明，涂層在紫外輻射下的氯離子滲透速度大約是干濕循環(huán)周期的兩倍。 伯忠維等采用濕熱、干濕循環(huán)、鹽水浸泡及紫外光循環(huán)加速老化方法研究了聚脲、聚氨酯和環(huán)氧云鐵 3 種涂層的耐老化性能，得出聚脲的防腐性能優(yōu)于聚氨 酯和環(huán)氧涂層。 Hu等對(duì)丙烯酸聚氨酯涂層進(jìn)行 UV/冷凝和氙弧燈加速老化，得出的結(jié)論是，涂層在 UV和氙弧燈作用下的降解機(jī)理一致，UV作用下涂層老化降解速率較快。 黃微波等對(duì)純聚脲涂層UV加速老化15 000 h， 采用傅里葉紅外光譜 (FTIR)、差示掃描量熱(DSC) 等方法表征分析，發(fā)現(xiàn)老化后的涂層表面分子鍵斷裂，而內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，涂層仍具有良好的力學(xué)性能。 張曉麗將氯化橡膠、環(huán)氧、聚脲3種混凝土涂層試樣在氯鹽、 彎曲荷載和干濕循環(huán)聯(lián)合作用下老化 90 d，結(jié)果表明聚脲涂層的耐腐蝕性能優(yōu)異。

　　1.3 自然暴露老化和人工加速老化相關(guān)性研究

　　研究自然和人工加速老化的相關(guān)性，可以對(duì)涂層老化環(huán)境進(jìn)行更精確地模擬，對(duì)有機(jī)涂層老化機(jī) 理的研究起到推動(dòng)作用。 張丹峰等根據(jù)青島地區(qū)加速老化試驗(yàn)譜，對(duì)聚氨酯涂層進(jìn)行紫外光、鹽 霧、熱沖擊及低溫疲勞循環(huán)加速老化試驗(yàn)，并與自然 老化進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了加速試驗(yàn)譜的合理性。 張勇等利用濕熱(相對(duì)濕度95%，溫度43 ℃ ，7 d)、紫 外光(輻照強(qiáng)度50～ 70 Ｗ/m2，溫度 55 ℃ ，2 d)、中 性鹽霧(溫度33～37℃，質(zhì)量濃度5%±1%，80 cm2鹽霧沉積量 1～2 mL/h，4 d)和酸性鹽霧(溫度33～37 ℃，質(zhì)量濃度5%±1%，80 cm2鹽霧沉積量 1~2 mL/h，加 pH=3.5～4.5的稀硫酸，3 d)對(duì)有機(jī)涂層進(jìn)行周期循環(huán)老化，得出約2個(gè)周期的加速老化試驗(yàn)譜涂層損傷程度與自然曝曬一年等效。 駱晨等研究了聚氨酯航空有機(jī)涂層由紫外光(溫度60 ℃，強(qiáng)度0.77 W/m2，8 h)+冷凝(溫度50 ℃，8 h) 循環(huán)、周期性浸泡( 溫度35 ℃，3.5% NaCl+0.25% Na2S2O8溶液，浸泡10 min 后干燥 50min)、 溫度沖擊(高溫 150 ℃，2 h；低溫-30 ℃ ，2 h)組成的戶內(nèi)加速試驗(yàn)譜，得出其與戶外大氣暴露老化的相關(guān)系數(shù) ρ =0.77。崔曉飛等基于人工加速與自然老化的當(dāng)量加速關(guān)系，編制了聚氨酯涂層加速老化試驗(yàn)譜。 他們運(yùn)用附著力測試與電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)表征涂層老化規(guī)律，得出聚氨酯涂層在60 ℃、紫外光輻照強(qiáng)度0.5 Ｗ/m2 加速老化167.4 h的損傷與自然曝曬1年等效。

　　用人工加速試驗(yàn)?zāi)M聚氨酯涂層在自然環(huán)境中的老化，能更方便地研究涂層老化機(jī)理，對(duì)涂層的重涂、維護(hù)以及預(yù)測涂層剩余壽命起到重要的作用。

　　文章源自：水性樹脂廠家                                   http://www.superzylm.com/