海洋大气环境下纯聚脲重防腐涂料的应用

　　文/谢远伟，黄微波，徐菲，孟浩·青岛理工大学

　　本文通过Qtech-412纯聚脲涂层耐候老化、耐人工紫外线加速老化QUV及在模拟海洋环境中实际防腐效果的研究，表征了海洋欠气环境下Qtech-412重防腐涂料的耐久性和防护性能。

　　根据研究显示，在海洋大气环境下，金属材料的腐蚀速度是一般大气环境下的8倍，如防护不当，将大大降低其使用寿命，造成重大经济损失，甚至危及生命安全。

　　在所有方法中，采用涂装重防腐涂料时最有效、最经济、应用最普遍的方法之一。常用重防腐涂料在实际应用中取得了较好的效果，但仍存在防腐性能欠佳、污染环境、封闭性不足、施工复杂、耐久性差等诸多弊病。因此，具备绿色环保、高固体分、无溶剂、厚膜、超长寿命和施工简便等特点的新型重防腐涂料产品成为未来发展的方向。

　　纯聚脲重防腐蚀涂料就是其中一种。这种涂层力学性能及耐老化、耐腐蚀、防渗漏、抗冲击、抗疲劳破坏等理化性能十分优异，一次涂装厚度可达2mm以上，施工简便、高效，是目前国际重防腐技术的最新发展潮流。

涂层的耐久性

　　自然老化

　　按照ASTM G7《非金属材料的户外自然曝晒试验标准》，对纯聚脲试样进行户外自然曝晒老化实验。

　　自然曝晒老化600d后，检测发现，其拉伸强度和断裂伸长率变化很小；表面色泽也保持良好；但是表面光泽度严重降低，下降了94.53%，几乎完全失光，且在前期下降迅速。以此可以初步断定，纯聚脲涂层表面的分子键发生了断裂，进而导致试样发生了化学降解，出现老化现象。然而，试样的力学性能基本没有降低，说明其内部结构并未受到光老化因素的破坏，试样表面的失光现象并未对材料的耐腐蚀性能和服役寿命造成影响，纯聚脲仅仅在在装饰性上有所欠缺。

　　通过微观试验，进一步判断试样耐候老化程度。结果显示，纯聚脲涂层光泽度严重下降是由于其表面发生了降解变化，涉及的厚度仅表层3~5μm；涂层内部没有老化现象，分子键没有断裂，结构没有明显的变化。

　　综上所述，纯聚脲保光保色性能较差，但未影响其耐候老化性能，户外自然老化600d后，性能依然稳定、优异，防护功能依旧，只是外观不及老化前鲜艳。

　　人工加速老化

　　太阳光中的短波紫外光通常是引起聚合物破坏的主要原因，而海洋大气环境下紫外线辐射较为强烈，因此采用UVA-340紫外灯光源对Qtech-412纯聚脲涂层进行人工加速老化试验。分别测试人工加速老化前后试样光泽度和力学性能的变化。

　　结果显示，纯聚脲涂层在15000h的紫外线人工加速老化过程中的拉伸强度和断裂伸长率均未出现大的波动，因此试样的力学性能人工加速老化前后相差无几。而试样在紫外线人工加速老化15000h过程中，光泽度变化巨大。在老化时间达到5000h时的失光率高达94.19%。人工加速老化时间达到10000h时，己无法测定试样的光泽度。

　　试样老化前和老化15000h后的表观对照如图1所示。
 

　　由于紫外老化箱中高温高湿环境及UVA-340紫外光源的照射强度较大，足以打断聚合物体系中的许多单键。因此人工加速老化过程中，紫外光线的照射打断纯聚脲表面的化学键结构，而导致表面光泽度出现下降，并使得试样老化15000h后表面有机红染料褪色、变黑。但用水磨细砂纸轻微打磨试样表面后，发现内部颜色没有变化，如图1中六边形部位所示，试样在打磨后很快出现鲜红色。

　　结合纯聚脲试样经过15000h人工加速老化后力学性能基本没有变化而光泽度剧烈变化，表面完全变色，内部颜色不变，可以初步判断：紫外线的照射仅使试样表面发生变化，内部结构、大分子链段并未被破坏。

　　为进一步验证宏观试验所得结论，对经过不同时间段人工加速老化的纯聚脲试样进行微观试验，结果显示，纯聚脲涂层在15000h的紫外线人工老化前后均未有明显的相转变、还原、氧化、聚合和结晶等现象。

　　综上所述，纯聚脲涂层的力学性能没有大幅度的变化，并且DSC曲线也证明涂层内部的结构没有明显的变化。因此可以断定：纯聚脲涂层在15000h的人工加速老化过程中的内部结构并没有受到影响，总体力学性能变化不大，但表面由于强烈的紫外线作用，部分化学键断裂，有机染料颜色改变。

实际防腐效果及应用

　　防腐效果对比

　　为观察纯聚脲涂料的实际应用效果，将其涂装在钢板上，进行测试，并与其他涂装普通防腐漆和环氧重防腐漆的钢板进行对比。

　　按照国标GBT1771-2007,采取划叉的方式将所有试样的涂层划开。其中纯聚脲涂层的右边正常划叉，但聚脲的高弹性随即将叉痕愈合，无法暴露钢板底材；因此在左边刻意将聚脲涂层剔成宽度为2~3mm的凹槽，暴露钢板底材。

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