海洋环境下聚脲涂层老化行为及机理研究

发布时间：2023-12-24 14:53

　　由于海洋环境的复杂性,钢结构涂层防护受到严峻的挑战,未到涂层服役寿命期限发生结构损伤失效的案例层出不穷。涂层对基体防护效果影响巨大,常见的涂层破坏形式有失光、表面粉化、表面缺陷,涂层与基体附着力下降等,前人对聚脲涂层的老化行为做出大量研究。然而,单从表面现象及化学成分不足以分析聚脲涂层的失效作用机理。为了进一步研究聚脲涂层的失效行为机理,本文采用FTIR、AFM、XPS等对聚脲涂层在自然曝晒环境和氙弧灯加速环境下的氢键行为及相分离形态进行研究,分析其老化机理。采用EIS、FTIR等研究涂层在模拟海洋环境及盐酸、氢氧化钠环境的失效行为及机理。基于上述实验,得到实验结论如下:1.海洋大气自然曝晒150d后,聚脲涂层的表面性能发生明显改变,光泽度、接触角分别下降了91.95%和51.28%;涂层的力学性能发生一定改变,拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率分别降低了约7.43%、18.38%和26.4%。从微观上,SEM显示涂层曝晒过程中表面出现大量微孔及微裂纹缺陷,经计算得出涂层缺陷面积和接触角值基本呈负相关,这是涂层表面性能发生明显改变的原因。从化学成分上,FTIR分析结果表明:曝晒150d后涂...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 海洋混凝土结构的腐蚀与防护
        1.2.1 海洋混凝土结构的失效机理
        1.2.2 海洋混凝土结构的防护
    1.3 海洋钢结构的腐蚀与防护
        1.3.1 海洋钢结构的腐蚀机理
        1.3.2 海洋钢结构的腐蚀类型
        1.3.3 涂层防护的机理及意义
    1.4 聚脲涂层防护现状
        1.4.1 聚脲涂层老化行为研究
        1.4.2 聚脲涂层老化机理研究
    1.5 主要研究内容
第2章 实验内容及方法
    2.1 涂层常规性能测试
        2.1.1 力学性能
        2.1.2 硬度测试
        2.1.3 光泽度测试
        2.1.4 接触角
        2.1.5 吸水率
        2.1.6 附着力测试
    2.2 自然曝晒实验
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验要求
        2.2.3 实验步骤
    2.3 人工加速老化试验
    2.4 介质浸泡实验
        2.4.1 海水浸泡试验
        2.4.2 海水浸泡+动水试验
        2.4.3 酸碱浸泡实验
    2.5 EIS实验
    2.6 微观表征方法
        2.6.1 ATR-FTIR
        2.6.2 扫描电镜
        2.6.3 XPS
        2.6.4 AFM
第3章 海洋大气自然曝晒条件下聚脲涂层的老化行为及机理研究
    3.1 概述
    3.2 表面性能
        3.2.1 光泽度
        3.2.2 接触角和表面能
    3.3 物理及力学性能
        3.3.1 厚度及硬度变化
        3.3.2 拉伸及撕裂强度
        3.3.3 断裂伸长率
    3.4 吸水率
    3.5 微观性能
        3.5.1 扫描电镜
        3.5.2 原子力显微镜
    3.6 热学性能
        3.6.1 热重
        3.6.2 DSC
    3.7 化学性质
        3.7.1 FTIR
        3.7.2 XPS
    3.8 本章小结
第4章 氙弧灯照射下聚脲涂层老化行为及机理研究
    4.1 概述
    4.2 表面性能
        4.2.1 光泽度
        4.2.2 接触角和表面能
    4.3 物理及力学性能
        4.3.1 厚度及硬度变化
        4.3.2 拉伸、撕裂强度及断裂伸长率
    4.4 吸水率
    4.5 微观性能
        4.5.1 扫描电镜
        4.5.2 AFM
    4.6 化学性质
        4.6.1 FTIR
        4.6.2 XPS分析
    4.7 本章小结
第5章 介质浸泡作用下涂层的防护性能研究
    5.1 模拟海洋环境下涂层防护性能研究
        5.1.1 光泽度
        5.1.2 接触角/表面能
        5.1.3 力学性能
        5.1.4 硬度
        5.1.5 附着力
        5.1.6 SEM
        5.1.7 FTIR
        5.1.8 EIS
    5.2 酸碱浸泡作用下涂层防护性能研究
        5.2.1 光泽度
        5.2.2 力学性能
        5.2.3 FTIR分析
    5.3 本章小结
第6章 结论及有待进一步研究内容
    6.1 结论
    6.2 有待进一步研究内容
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢



本文编号：3874733