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有机涂层性能的研究方法

信息来源:paintkey.com  时间:2009-07-13  浏览次数:264

  有机涂层因受到环境因素的影响而发生老化降解,是引起涂层失效的主要因素之一[15]。在腐蚀失效的过程中,涂层的某些物理性能和化学性能会发生变化,在涂层体系中形成一些微观或宏观的缺陷。通过对涂层体系性能的变化及存在的缺陷进行探测,可获得与涂层性能相关的信息。对涂层性能进行快速有效的评价,确定合理的检修时间,可以有效地避免涂层失效引起的恶性事故和造成巨大的经济损失。现代分析测量技术为涂层性能的评价提供了强有力的工具,使涂层性能的快速有效评价成为可能。分析测量技术分类如下图1-2所示。
图1-2 分析测量技术分类框图
  电化学阻抗技术是通过研究涂层体系阻抗的变化评价涂层性能,是该领域应用最高的电化学技术之一[16]。在用电化学阻抗谱(Electro chemical Impedance Spectroscopy, EIS)研究涂层与涂层的破坏过程时,需要建立不同的模型来分别处理各种不同的涂层体系。由于有机涂层是最主要的涂层体系,用EIS研究有机涂层的工作也比较多,本文主要介绍用EIS对有机涂层及其破坏过程的研究[17]
  电化学阻抗谱是一种用来评价有机涂层防护性能的化学方法。对测得的EIS进行数据解析,能定量地给出描述涂层性能的电化学参数[18]。随着阻抗测量仪器及阻抗方法在电化学研究的应用与发展,20世纪80年代,国际上开始用阻抗方法来研究金属表面上的涂层与涂层的破坏过程,由于用阻抗方法可以在很宽的频率范围对涂层体系进行侧量,因而可以在不同的频率段分别得到腐蚀过程中的相关参数及有关信息,电化学阻抗谱方法也因此成为研究涂层性能与涂层破坏过程的一种主要的电化学方法,并在20世纪80年代末90年代初成为国际腐蚀电化学界的一个热点。
  有机涂层涂装在金属表面后,因溶剂挥发会产生很多针孔及高分子链结构的微间隙,给水、氧气及其他腐蚀性离子(如Cl-、Na+等)形成扩散通道,这些腐蚀介质透过涂层到达基体处并积累一定浓度就会引起腐蚀。降低腐蚀性介质的渗透率是延长涂层使用寿命的重要手段之一[19]。当涂膜暴露在潮湿环境中或浸溃在腐蚀介质溶液中时,大多数膜就会和腐蚀介质形成电化学反应,使基材金属发生电化学腐蚀。应用电化学阻抗法研究涂层下金属的腐蚀,就是在腐蚀电位下对试样施加激励信号,然后测量该系统的响应,他们的比率即为阻抗。用电化学阻抗技术评估涂层的性能,对测得的谱图数据进行精确解析,得出各等效元拌的参数,据此对涂层的耐蚀性能进行评估。涂层电容值的大小可以衡量涂层的吸水量,涂层电阻值的大小可以衡量涂层的耐蚀性能,并能由涂层下金属电化学腐蚀电荷传递电阻估算金属腐蚀速度四。
  对有机涂层性能的研究通常有常规(如在侵蚀性溶液中浸泡实验)和加速(如热循环、划痕、钻孔、湿热循环)两种方式[21]。多数的研究目的为优化涂料配方、改善施工工艺、提高涂层耐渗透性和涂层与金属基体间结合力等,EIS可以在很宽的频率范围对涂层体系进行测量,因而可以在不同的频率段分别得到涂层电容、涂层电阻以及涂层/金属界面双电层电容、反应电阻等与涂层性能及涂层破坏过程有关的信息。本文即是以钦纳米聚合物涂料为研究对象,利用电化学阻抗法来评价涂层的耐蚀性。
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