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

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 海洋腐蚀环境
• 1.2 海上设施的防护
• 1.3 涂层下金属腐蚀的一般特征
• 1.4 有机涂层的防护机理
• 1.5 有机涂层的失效机制
• 1.6 涂层失效的典型形式
• 1.7 涂层防腐性能的研究方法
• 1.7.1 常规检测法
• 1.7.2 电化学检测法
• 1.7.3 光谱检测法
• 1.7.4 表面分析法
• 1.8 本课题研究的意义和内容
• 第二章 环氧厚涂底漆在干湿交替环境下劣化过程的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验材料及样品的制备
• 2.2.2 实验条件
• 2.2.3 EIS测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 干湿交替循环环境和全浸环境下涂层的EIS研究
• 2.3.2 干湿交替循环环境和全浸环境下涂层的FT-IR研究
• 2.3.3 涂层在干湿交替循环环境下的劣化机理分析
• 2.4 小结
• 第三章 双电极体系研究环氧厚涂底漆的劣化过程中EIS特征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料及样品制备
• 3.2.2 实验条件及性能测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 干湿交替循环条件下涂层劣化机理的研究
• 3.5 小结
• 第四章 干湿交替循环和全浸条件下聚氨酯热反射面漆的劣化过程研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料及样品制备
• 4.2.2 实验条件及性能测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚氨酯热反射面漆在干湿交替循环和全浸环境下的EIS研究
• 4.3.2 聚氨酯热反射面漆在干湿交替和全浸条件下吸水率的变化
• 4.3.3 聚氨酯热反射面漆在干湿交替和全浸条件下孔隙率的变化
• 4.3.4 干湿交替循环环境和全浸环境下涂层的FT-IR研究
• 4.3.5 涂层在干湿交替循环环境下的劣化机理分析
• 4.4 小结
• 第五章 干湿交替循环和全浸条件下环氧厚浆型底漆劣化过程研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料及样品的制备
• 5.2.2 实验条件及性能测试
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 干湿交替循环和全浸条件下涂层的EIS研究
• 5.3.2 干湿交替循环和全浸条件下涂层的FT-IR研究
• 5.3.3 涂层在干湿交替循环环境下的劣化机理分析
• 5.4 小结
• 第六章 干湿交替循环和全浸条件下复合涂层劣化过程研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验材料及样品制备
• 6.2.2 实验条件及性能测试方法
• 6.3 实验结果与讨论
• 0.01Hz对比研究'>6.3.1 相同条件下复合涂层与单涂层的|Z|_0.01Hz对比研究
• 6.3.2 复合涂层在干湿交替和全浸条件下孔隙率的变化
• 6.3.3 干湿交替循环和全浸条件下复合涂层和单涂层FT-IR的对比研究
• 6.3.4 干湿交替循环条件下复合涂层劣化机理研究
• 6.4 小结
• 第七章 干湿交替环境下循环周期对两种涂层劣化程度的影响
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 实验材料及样品的制备
• 7.2.2 实验条件及性能测试
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 干湿交替环境下循环周期对聚氨酯热反射面漆劣化的影响
• 7.3.2 干湿交替环境下循环周期对环氧厚浆型防锈漆劣化的影响
• 7.4 小结
• 第八章 总结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 附件