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塗層戶外老化測試

發布於:2022-08-15

在阿拉伯灣科威特的索亞巴工業地帶的五個老化地點對11種工業塗層的性能和耐久性進行了兩年半的研究。塗層性能與普遍的工業大氣條件有關,並將它們在實驗室加速試驗中的表現進行比較。經驗表明,在科威特工業區這樣的條件下,塗層的降解速度往往比大多數為其西方國家開發的塗層係統快。

為科威特工業區使用的工業塗層製定適當的選擇標準的需求日益增長。許多為溫帶地區開發和製造的塗層係統已被用於炎熱和惡劣的氣候,但它們在那裏的性能表現不足。(應該注意的是,一些故障與在惡劣天氣條件下使用的油漆有關。)。然而,關於阿拉伯灣工業塗層暴露試驗的性能或結果的信息很少。現有的信息都是基於個別公司對自己的產品進行的測試,以及具體的測試結果和比較在很大程度上還沒有公布。有一篇論文介紹了在沙特阿拉伯的大氣條件下,幾種海洋、工業和住宅塗層在10年內的性能的廣泛數據。該論文還涵蓋了鋁醇酸、醇酸搪瓷、氯化橡膠、環氧樹脂和乙烯基膠泥塗層係統在溫和、煉油廠和海洋環境下20年的使用性能。所有的塗層在暴露條件下似乎都表現良好。該文件的結論是,影響大多數這些塗層係統的服務性能的最關鍵因素是表麵處理。

其他研究涉及一係列建築材料,包括塑料、密封劑和暴露在沙特阿拉伯迪拜天氣條件下超過7年的塑料、密封劑和混凝土砂漿表麵塗層。在迪拜的高平均溫度和極端溫度下,所研究的大多數材料的降解速度比暴露在英國的場地上時降解得更快。然而,在這兩個地點之間無法確定單一的加速因素。

目前的測試計劃是為了滿足信息的需求,並為當地工業的決策者提供關於工業帶特定區域的塗層選擇的指導。本文描述了在不同的測試地點暴露兩年半,獲得了商業塗層係統的性能結果。由於戶外測試需要長期暴露,所以首先在實驗室老化加速測試中對塗層進行了評估。

戶外老化測試

在索亞巴工業區的五個試驗點,在朝南45度角的架子上,一式三份塗有1 1係統的試驗板被曝光。

五個測試點的位置如下:

場地A(離海0.2公裏)-重度汙染(在煉油廠和氯堿[氫氧化氯鈉]廠的下風口)。

場地B(距海0.55公裏)-重度汙染(緊鄰煉油廠、海水淡化廠和發電廠)。

場地C(距海1.5公裏)-重度汙染(來自煉油廠的上風口,旁邊是水泥熟料廠)。

場地D(離海3公裏)-輕度汙染(農村地區)。

場地E(離海15公裏)-輕度汙染(農村地區)。

在編寫本報告時,接觸期為兩年半。每個月對板材進行檢查,看是否有生鏽、開裂、粉化和一般外觀等缺陷,並以60度角測量光澤保持率。根據ASTM D610-43對板材進行評級。

並以60度角測量光澤保持率,根據ASTM D 610-43對板材進行評級

暴露在加速試驗條件下的各種塗層係統的性能

塗層戶外老化測試結果

選擇了五個具有不同工業區環境參數(表4)和距離阿拉伯灣不同距離的地點進行室外麵板暴露。從表5中可以看出,聚氨酯(係統5、6、7、10和11)環氧雲鐵(係統3)和丙烯酸水基(係統8)塗層係統優於其他塗層係統,即使在現場B的嚴重汙染環境中也是如此。這種性能趨勢在加速實驗室測試的結果中也很明顯。在戶外老化曝曬過程中,大多數塗層在所有測試點都不能保持其光澤值;例外情況是係統3、5、7、10和11暴露在地點D和E。一般來說,光澤保持率作為時間曲線的函數的比較(圖 1至5)用於聚氨酯係統 (5、6、7、10和11)和雲母氧化鐵環氧體係(3)表明,這些塗層比試驗現場暴露的其他塗層體係(丙烯酸樹脂[2和9]和氯化橡膠

塗層戶外老化測試結果

)更好地保持了光澤。暴露兩年半後對塗層試板的目視觀察發現,塗層試板上的鏽斑限製在D和E處聚氨酯和環氧雲母氧化鐵係統的10級以及A和B處大多數係統的7級之間。

不同塗層戶外老化測試對比

氯化橡膠(係統4)和醇酸光澤(係統9)塗層係統在所有試驗中暴露後顯示出檢查缺陷(未穿透麵漆的細微裂紋) 。據報道,在油基漆中,如醇酸光澤係統,水和老化會逐漸浸出增塑元素,使膜隨時間變脆。此外,在氯化橡膠塗層中,增塑劑元素可以在熱的影響下遷移。在這些測試條件下,這兩個係統被證明不適合室外應用。此外,與測試的其他體係相比,醇酸樹脂體係遭受嚴重的粉化。粉化是在漆膜表麵形成一層易碎的粉狀塗層,這是由於粘合劑因老化而分解造成的,尤其是暴露在陽光的光化學活性光線和露水冷凝物下的結果。

不同的粘結劑有不同的反應速度;例如,環氧樹脂(體係3)反應相當快;丙烯酸和聚氨酯可以長期保持不變。

然而,環氧樹脂的粉化 一般認為這隻是一種表麵現象,因此除了對外觀沒有危害。

在所有情況下,粉化通常被認為是最可接受的失效形式,因為後續維護的表麵處理通常隻包括去除鬆散的粉狀材料。

此外,在需要維護塗層之前,醇酸樹脂係統在惡劣的大氣條件下,例如在試驗地點A、B以及在某種程度上,預計不會存活超過一至三年。

就底層鋼的腐蝕保護而言,所有測試的塗層係統都提供了不同的保護水平,具體取決於 取決於現場的主要大氣條件。表4列出了為五個接觸點收集的年平均(1988年至1989年)大氣數據。地點A和B的條件似乎最為惡劣,大氣中二氧化硫、氨、硫化氫和氮氧化物的濃度較高。此外,站點A和B大氣中懸浮顆粒中的銨離子和氯離子濃度遠遠高於其他站點中觀察到的濃度。地點A和B靠近海邊,相對濕度稍高,會導致麵板表麵長時間潮濕。如光澤損失所反映的,暴露在現場C的塗層的降解比預期的要快。這可以歸功於附近的水泥熟料廠。 經過兩年的暴露,塗層表麵定期清除大量的熟料粉塵。對粉塵的分析表明存在38%的氧化鈣、20%的二氧化矽和6.55%的硫酸鹽。

結論

在索亞巴地區的所有測試地點,聚氨酯和環氧樹脂-氧化鐵基係統的表現(包括美觀和耐腐蝕性)都比其他研究的塗層係統好。

聚氨酯表麵塗層的係統為鋼材提供了很好的防腐保護。雖然它們最初很昂貴,但其有效壽命很長。

與聚氨酯體係相比,基於醇酸樹脂、丙烯酸樹脂和氯化橡膠的常規塗層體係表現一般。