几种有机涂层在干湿循环环境下劣化过程的电化学阻抗研究

作     者：屈帅 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：左禹

授予年度：2012年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：有机涂层 交流阻抗 干湿交替循环 双电极 劣化 

摘      要：本文主要采用电化学交流阻抗谱（EIS）对有机涂层劣化过程进行研究。通过等效电路对实验结果进行解析,分析涂层吸水率和孔隙率,结合傅里叶红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）结果,对有机涂层的劣化机理进行探讨。此外,以双电极体系研究了环氧厚涂底漆在干湿交替循环的干燥阶段阻抗谱图的变化;研究了不同干湿交替循环周期对涂层劣化过程的影响。 1、采用EIS、 FT-IR和SEM等测试方法,对环氧厚涂底漆在干湿交替循环和全浸条件下的劣化机理进行了研究。EIS结果表明,环氧厚涂底漆在劣化过程中低频段的|Z|0.01Hz随时间呈“三段式变化。FT-IR和SEM结果表明,涂层自身官能团的水解是涂层失效的主要原因。与全浸条件相比,干湿交替循环条件干燥过程中氧的迅速补充,以及干湿交替条件下的物理作用使得涂层劣化更快。 2、用双电极体系研究了环氧厚涂底漆在干湿交替循环干燥过程中的阻抗变化,并对比干湿交替循环浸泡过程中双电极与三电极所测结果。结果表明,双电极体系与三电极体系所得结果基本吻合,环氧厚涂底漆在干燥过程中低频段|Z|0.01Hz随时间的变化同样分为三个阶段。 3、用EIS、 FT-IR和SEM等测试方法,对聚氨酯热反射面漆和环氧厚浆防锈底漆的劣化机理进行探讨。并用等效电路对EIS结果进行解析。结果表明,涂层的孔隙率和吸水率都随时间的延长而增加。结合FT-IR和SEM测试结果可知,涂层中官能团的水解是涂层失效的主要原因,且干湿交替循环条件下涂层的劣化速度高于全浸条件。 4、对比研究了复合涂层与单涂层底漆和面漆在相同条件下涂层的劣化过程。结果表明,复合涂层中面漆的劣化程度高于单涂层的面漆,复合涂层面漆表面所形成的孔洞已经贯穿到面漆/底漆的界面处。 5、探讨了不同循环周期对聚氨酯热反射面漆和环氧厚浆防锈底漆劣化过程的影响。结果表明,在单个周期内,浸泡时间越长,涂层的劣化速率越快。