涂料文集
聚氨酯面漆光老化机理的探讨
朱永华 1 , 姚敬华 2 , 林仲玉 1 , 金晓鸿 2 , 林昌健 1 (1 . 厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室 361005; 2 . 七二五研究所 ( 厦门分部 ) , 361010)
摘 要 : 通过人工加速老化 ( 氙灯老化法 ) 对聚氨酯面漆分 8 个周期进行老化实验 , 并利用 FT - IR 、光泽仪、交流阻抗等测试方法对老化的涂层进行分析表征 , 评价涂层的老化行为 , 并探讨涂层老化的原因。结果表明 , 随着老化时间的延长 , 涂层表面光泽度不断下降 , 涂层的耐腐蚀性能下降 , 聚合物化学键被破坏 , 造成涂层树脂不断降解引起老化。
0 引 言
户外使用的有机涂层 , 常常因为太阳光 ( 特别是 UV 辐射 ) 、温度、氧、水等环境因素的影响 , 而使涂膜老化破坏 , 其中阳光 ( 即 UV - 可见辐射引起的光降解 ) 的破坏最为严重 [ 1 - 2 ] 。涂料的主要功能是保护底材 , 同时还起装饰作用 , 因此 , 研究涂料的户外耐候性是非常重要的。
聚氨酯树脂具有可发泡性、高弹性、耐磨性、耐光性、耐溶剂性等特性。聚氨酯树脂合成时 , 可以通过改变原料化学结构、品种等调节配方组合 , 制备出各种性能和用途的树脂 , 可以满足工业领域中的各种技术要求。因此 , 它是发展较快的一种高分子合成材料。目前 , 世界聚氨酯合成材料的总产量达到 1 000 万 t, 其中软泡占 40% , 硬泡占 30% , 弹性体占 10% , 涂料占 15%, 其他为纤维及合成革等 [ 3 ] 。
本实验通过采用人工加速 (UV) 老化法 , 即氙灯老化来研究聚氨酯面漆的抗紫外线能力的强弱 ; 通过采用交流阻抗法来测定不同老化周期的涂层的防腐蚀性能。
1 实验原料与方法
1. 1 原 料
聚氨酯面漆 : 深圳海虹老人牌涂料有限公司 ;NaCl: 分析纯 , 中国医药集团上海化学试剂公司。
1. 2 试样制备
首先对 70 mm × 150 mm × 2 mm 的钢板进行喷砂处理 , 然后用喷涂的方式对聚氨酯面漆进行喷涂 , 制成样板。
1. 3 老化实验
实验采用氙灯 UV 照射的方式对涂料进行人工加速老化 , 共分 8 个周期 , 每个周期为 200 h 。每个老化周期用 3 块涂层样板作为平行样板 (1 块做参考样板 , 另外 2 块进行老化实验 ) 。
1. 4 电化学交流阻抗测试
对聚氨酯面漆的未老化涂层样板及老化第 2 、第 4 、第 8 周期的涂层样板分别进行交流阻抗测试。涂层厚度为 ( 60 ± 5 ) μ m 。测量频率范围 10 5 ~ 10 - 2 Hz, 正弦波信号的振幅为 20 mV 。测试采用三电极体系 , 辅助电极为不锈钢 ( 1Cr18Ni9Ti) , 参比电极为饱和甘汞电极 ( SCE) , 基底金属为工作电极 , 腐蚀介质为蒸馏水配制的 3. 5% NaCl 水溶液。
1. 5 性能表征
采用 Nicolet730 傅里叶变换红外光谱仪分析涂层在老化过程中的有机基团的变化 ; 德国 PHYN IXSurfixf 测厚仪测量涂层的厚度 ; Autolab PGSTAT30 恒电位仪 ( EIS) 测试涂层的防腐蚀性能 , XL30 ESEM -TMP 环境扫描电镜观察涂层表面形貌的变化 ;WGG- 60 微机光泽仪测量涂层的光泽。
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