防腐蚀涂料湿态附着力测试

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ucoat · 发表于 2007-7-7 08:14:00

防腐蚀涂料湿态附着力测试

一、前言

重防腐蚀涂料是使用于严酷的腐蚀环境的防腐蚀涂料，具有使用有效期长的特点，能应用于许多常规防腐蚀涂料不能胜任的地方。例如：水下、海上设施，桥梁、化工厂、矿井等。因此，需用量在不断增加。许多工业发达国家都把其列为涂料工业重点发展的对象。然而对其性能测试，特别是防腐蚀性能测试目前囿于一些常规的防腐蚀测试方法不外乎有加速试验如盐雾试验，但此方法要求涂漆膜钢板上划痕均匀、不能有粗细、漆膜不能开裂，否则要造成试验误差。故此法仅能作为涂料筛选之用。实验室试验以及模拟试验有浸蒸馏水、浸盐水和附着力测试。但这些方法与实际使用情况有种种差异。例如：在实验室进行附着力测试时，所测得的附着力是由三种力的组合。即①刮起漆的力；②推走已刮起漆的；③附着力本身。此项试验归结为用了多少力能刮掉漆膜的问题。並且这种附着力测试方法是在漆膜干燥后，在干燥环境状态下进行，与重防腐蚀涂料使用在潮湿环境有明显的差异，因此具有不足之处。有鉴于此，世界涂料防腐蚀专家、西德斯图加特颜料和涂料研究所Funke教授经多年实验，提出了用湿态附着力方法来对重防腐蚀涂料进行测试，目前此方法在该所作为内控的测试方法。美国联邦标准有此测试规范，尚未有ASTM标准，也没有国际标准。而国内也尚未此测试规范，我国曾有人赴西德学习过湿态附着力测试。本文试图就这方面进行实验和研究，以验证其与实际使用情况的相一致性，为今后建立新的标准测试方法——涂料的湿态附着力测试提供一些参考依据。

二、原理
经过多年研究得知，造成对金属产生腐蚀的最关键因素就是水和空气中的氧。众所周知，防腐蚀涂料的主要作用就是对金属表面起屏蔽或缓蚀、钝化作用。重防腐蚀涂料常采用屏蔽作用机理，所以需要该涂层具有尽可能低的水和氧的透过性，耐皂化性等因素。防腐蚀涂料还必须具有对金属底材的良好附着力。撇开涂层厚度以及涂层的耐皂化性不谈，一般在干燥大气情况下，具有对金属底材良好附着力的涂层的防腐蚀功能是相当不错的。这是由于干燥的大气情况下，空气和水份渗入漆膜中较少之故。然而，在潮湿状态下，特别是在有水存在下，则是另一种情况。由于水对任何有机涂层都能够渗透，只不过因各种涂层的不同而异。在此种情况下原来干燥状态下有良好附着力的涂层就会逐渐丧失原有对金属底材的附着力，这样就失去了对底材的防蚀作用，逐渐会发生涂层起泡、脱层。使金属腐蚀作用机理如左下图。

当水份进入时，水与基料分子中极性基因如-OH基、-COOH基发生氢键作用，同时也与金属表面发生氢键作用(上右图)。
这样就使涂层与金属表面“隔开”，也就失去了防蚀作用。然而，某些涂层由于有特殊的结构(含胺类的化合物等)的涂层能与金属底材形成(大干水与金属的)氢键，使水不能取代。所以水下施工涂料在水下施工时会牢牢地附在水下金属表面。因此，真正能体现防腐蚀作用的测试，应该是以湿态附着力为主的测试方法。

三、试验部分

(一)试验材料准备：

1.涂料品种的选定

2.测试器材

(1)A#环氧沥清防锈漆。
(1)QFZ-II附着力试验仪

(2)B#氯化橡胶防锈漆。
(2)ELCOMETER附着力试验拉开仪(英国)

(3)C#铝粉铁红醇酸防锈漆。
(3)熊猫牌胶带

3.样板制备

(1)样板材料：碳冷轧钢板。
(3)制板方式：涂刷法

(2)样板尺寸：70mm×150mm×1mm
(4)涂层厚度：50μm

(二)涂料湿态附着力测试：

1.划格法
测定时先将涂层已充分固化的样板按GB9286-88划格试验，用刀具划间距为2mm，切割数为6条，将漆膜划穿。然后把样板浸入蒸馏水中，每隔一段时间取出，用吸水纸将其表面揩干，稍等后，贴上粘胶带然后迅速拉开，观察並记录漆膜脱落程度。

注：0级为最好，6级为最差。

2.划圈法
测定时先将涂层已充分固化的样板浸入蒸馏水中，经一段时间后取出，
用吸水纸将其表面揩干，立即测定，按GB1720-19规定用附着力试验仪进行试验和评定。

注：1级最好，7级最差。
3.拉开法
按GB5210-88，测定时用环氧胶将测量头与漆膜已充分固化的样板粘接，经充分固化(並将周围一圈漆膜划穿)把样板浸入蒸馏水中，经一段时间后取出，用拉开仪进行试验。

级别(级) 时间（天）品种	5	10	15	20	30
A#	20	20	14	14	12
B#	14	13	10	8	8
C#	10	7	6	5	5

(三)涂料防腐蚀性能验证试验。

耐盐水和耐水性能均在已充分固化的漆膜样板上进行，用一面锋利刀刃划上交叉十字。将漆膜划穿，使水更有利于对涂层的渗透；同时又可作为与无划痕面漆膜进行对照。並每隔一定时间，观察漆膜变化情况。

1.耐盐水性能

现象时间（天）品种	5	10	15	20	25	30
A#	划痕旁有锈其它无变化	同前	同前	划痕面有几个小泡	划痕面小泡增多	同前
B#	划前有锈其它无变化		划痕面有2个中泡无划痕面有小泡	无划痕面有中泡产生	无划痕面有中泡产生	划痕面中泡增加，並有大泡产生
C#	划痕有锈划痕面有小泡	两面均有满板小泡划痕面並有中泡产生	同前	无划痕面有中泡划痕面中泡增多	同前	两面均有中泡並有大泡产生

2.耐水性能

现象时间（天）品种	5	8	10	12	16	22	30
A#	划痕旁有锈其它无变化	同前	同前	同前	同前	同前	同前
B#	划前有锈其它无变化	同前	同前	同前	划痕面有少量小泡	划痕面有数个中泡	同前
C#	划痕有锈划痕面有小泡	两面均有满板小泡划痕面並有中泡产生	同前	小泡增多	划郞面满板小泡	有較多中泡	同前

四、结果与讨论

1.从涂料防腐蚀性能验证试验来看，A#、B#、C#三种涂料的防腐蚀性能明显地表现为A#优于B#、B#优于C#。此情况与实际使用过程中表现出来的效果是吻合的，故防腐蚀性能的好坏，原则上是由该涂料的组成所决定的。

2.从以上三种湿态附着力测试分析，都有如下的结果。A#、B#、C#三种涂料的附着力大小依次为A#＞B#＞C#。此结果与防腐蚀性能测试情况具有一致性，即涂料的湿态附着力越强，其防腐蚀性就越好。

3.本次试验分别采用划格法、划圈法和拉开法进行湿态附着力测试。采用拉开法其结果有一定的数据表达，比较直观，但在选用粘接剂时要求粘接牢度强。划格法是依据漆膜剥落程度来评定，但划格的间距大小，划格时用力的不均匀都将影响测定结果，而划圈法，对漆膜进行划圈破坏时，存在几个方向的力，较难真正反映出附着力，这些都有待进一步探讨。

五、结论

本试验通过几种已知的涂料湿态附着力测定，验证了采用湿态附着力方法测定涂料的防腐蚀性能是行之有效的方法。

由于本试验时间较短，测试的涂料品种较少，各种试验也不够完全。因此，本试验还未能确立一套完整的测试方法，今后还应继续通过试验，在积累大量测试数据的基础上，方能建立测试方法的标准。