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涂层户外老化测试

发布于:2022-08-15
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在阿拉伯湾科威特的索亚巴工业地带的五个老化地点对11种工业涂层的性能和耐久性进行了两年半的研究。涂层性能与普遍的工业大气条件有关,并将它们在实验室加速试验中的表现进行比较。经验表明,在科威特工业区这样的条件下,涂层的降解速度往往比大多数为其西方国家开发的涂层系统快。

为科威特工业区使用的工业涂层制定适当的选择标准的需求日益增长。许多为温带地区开发和制造的涂层系统已被用于炎热和恶劣的气候,但它们在那里的性能表现不足。(应该注意的是,一些故障与在恶劣天气条件下使用的油漆有关。)。然而,关于阿拉伯湾工业涂层暴露试验的性能或结果的信息很少。现有的信息都是基于个别公司对自己的产品进行的测试,以及具体的测试结果和比较在很大程度上还没有公布。有一篇论文介绍了在沙特阿拉伯的大气条件下,几种海洋、工业和住宅涂层在10年内的性能的广泛数据。该论文还涵盖了铝醇酸、醇酸搪瓷、氯化橡胶、环氧树脂和乙烯基胶泥涂层系统在温和、炼油厂和海洋环境下20年的使用性能。所有的涂层在暴露条件下似乎都表现良好。该文件的结论是,影响大多数这些涂层系统的服务性能的最关键因素是表面处理。

其他研究涉及一系列建筑材料,包括塑料、密封剂和暴露在沙特阿拉伯迪拜天气条件下超过7年的塑料、密封剂和混凝土砂浆表面涂层。在迪拜的高平均温度和极端温度下,所研究的大多数材料的降解速度比暴露在英国的场地上时降解得更快。然而,在这两个地点之间无法确定单一的加速因素。

目前的测试计划是为了满足信息的需求,并为当地工业的决策者提供关于工业带特定区域的涂层选择的指导。本文描述了在不同的测试地点暴露两年半,获得了商业涂层系统的性能结果。由于户外测试需要长期暴露,所以首先在实验室老化加速测试中对涂层进行了评估。

户外老化测试

在索亚巴工业区的五个试验点,在朝南45度角的架子上,一式三份涂有1 1系统的试验板被曝光。

五个测试点的位置如下:

场地A(离海0.2公里)-重度污染(在炼油厂和氯碱[氢氧化氯钠]厂的下风口)。

场地B(距海0.55公里)-重度污染(紧邻炼油厂、海水淡化厂和发电厂)。

场地C(距海1.5公里)-重度污染(来自炼油厂的上风口,旁边是水泥熟料厂)。

场地D(离海3公里)-轻度污染(农村地区)。

场地E(离海15公里)-轻度污染(农村地区)。

在编写本报告时,接触期为两年半。每个月对板材进行检查,看是否有生锈、开裂、粉化和一般外观等缺陷,并以60度角测量光泽保持率。根据ASTM D610-43对板材进行评级。

并以60度角测量光泽保持率,根据ASTM D 610-43对板材进行评级

暴露在加速试验条件下的各种涂层系统的性能

涂层户外老化测试结果

选择了五个具有不同工业区环境参数(表4)和距离阿拉伯湾不同距离的地点进行室外面板暴露。从表5中可以看出,聚氨酯(系统5、6、7、10和11)环氧云铁(系统3)和丙烯酸水基(系统8)涂层系统优于其他涂层系统,即使在现场B的严重污染环境中也是如此。这种性能趋势在加速实验室测试的结果中也很明显。在户外老化曝晒过程中,大多数涂层在所有测试点都不能保持其光泽值;例外情况是系统3、5、7、10和11暴露在地点D和E。一般来说,光泽保持率作为时间曲线的函数的比较(图 1至5)用于聚氨酯系统 (5、6、7、10和11)和云母氧化铁环氧体系(3)表明,这些涂层比试验现场暴露的其他涂层体系(丙烯酸树脂[2和9]和氯化橡胶

涂层户外老化测试结果

)更好地保持了光泽。暴露两年半后对涂层试板的目视观察发现,涂层试板上的锈斑限制在D和E处聚氨酯和环氧云母氧化铁系统的10级以及A和B处大多数系统的7级之间。

不同涂层户外老化测试对比

氯化橡胶(系统4)和醇酸光泽(系统9)涂层系统在所有试验中暴露后显示出检查缺陷(未穿透面漆的细微裂纹) 。据报道,在油基漆中,如醇酸光泽系统,水和老化会逐渐浸出增塑元素,使膜随时间变脆。此外,在氯化橡胶涂层中,增塑剂元素可以在热的影响下迁移。在这些测试条件下,这两个系统被证明不适合室外应用。此外,与测试的其他体系相比,醇酸树脂体系遭受严重的粉化。粉化是在漆膜表面形成一层易碎的粉状涂层,这是由于粘合剂因老化而分解造成的,尤其是暴露在阳光的光化学活性光线和露水冷凝物下的结果。

不同的粘结剂有不同的反应速度;例如,环氧树脂(体系3)反应相当快;丙烯酸和聚氨酯可以长期保持不变。

然而,环氧树脂的粉化 一般认为这只是一种表面现象,因此除了对外观没有危害。

在所有情况下,粉化通常被认为是最可接受的失效形式,因为后续维护的表面处理通常只包括去除松散的粉状材料。

此外,在需要维护涂层之前,醇酸树脂系统在恶劣的大气条件下,例如在试验地点A、B以及在某种程度上,预计不会存活超过一至三年。

就底层钢的腐蚀保护而言,所有测试的涂层系统都提供了不同的保护水平,具体取决于 取决于现场的主要大气条件。表4列出了为五个接触点收集的年平均(1988年至1989年)大气数据。地点A和B的条件似乎最为恶劣,大气中二氧化硫、氨、硫化氢和氮氧化物的浓度较高。此外,站点A和B大气中悬浮颗粒中的铵离子和氯离子浓度远远高于其他站点中观察到的浓度。地点A和B靠近海边,相对湿度稍高,会导致面板表面长时间潮湿。如光泽损失所反映的,暴露在现场C的涂层的降解比预期的要快。这可以归功于附近的水泥熟料厂。 经过两年的暴露,涂层表面定期清除大量的熟料粉尘。对粉尘的分析表明存在38%的氧化钙、20%的二氧化硅和6.55%的硫酸盐。

结论

在索亚巴地区的所有测试地点,聚氨酯和环氧树脂-氧化铁基系统的表现(包括美观和耐腐蚀性)都比其他研究的涂层系统好。

聚氨酯表面涂层的系统为钢材提供了极好的防腐保护。虽然它们最初很昂贵,但其有效寿命很长。

与聚氨酯体系相比,基于醇酸树脂、丙烯酸树脂和氯化橡胶的常规涂层体系表现一般。