CN108088785A - 防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法 - Google Patents

防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，测试防污涂层体系的初始附着力；去离子水浸泡实验：将防污涂层体系置于恒温去离子水中浸泡，测试防污涂层体系多个时间段的实验结果；根据去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的结果，对已经通过去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的防污涂层体系分别进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验；综合所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验得到的实验结果对防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能进行综合有效性评定。本发明提供的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，可以在实验室内完成防污涂层体系的耐淡海水/淡水浸泡性能测试。

Description

防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，特别涉及防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法。
背景技术
国外造船厂多在海边，舾装或修船的水域多为海水，无需过多考虑淡水因素。而在我国，根据船厂位置的不同，舾装和修船的水域也不同，我国幅员辽阔，多江河，目前，国内舰船的建造有一半以上受淡水影响，在舾装阶段，整个舾装过程船只浸泡在淡海水或淡水水域中，时间可达数月，甚至1至2年。这对防污涂层体系在淡海水及淡水环境下的耐浸泡性能提出了更高要求。
防污涂层体系一般包括防锈底漆、中间连接漆和防污面漆，对于含防污剂的防污涂层体系，为了保证涂层的防污性能，一般会在防污涂料中添加大量防污剂，在浸泡过程中，随着防污剂等颜填料的释放，水即扩散渗透到涂层内部，涂层发生吸水膨胀。与海水不同，淡海水或淡水的渗透压更大，涂层吸水膨胀更严重，舰船上排检测时水分蒸发，这个过程会对整个涂层体系产生应力破坏，即涂层体系容易出现大面积起泡、开裂甚至脱落等力学缺陷，最终导致涂层不得不铲除重新涂装，因此造成巨大的经济损失。
防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的最有效评价方法是实船实验，然而实船实验的周期较长，成本高，不适用于防污涂层体系的配方筛选。目前公布的防污涂层体系实验室加速评价方法并未涉及到防污涂层体系的耐淡海水/淡水浸泡性能。GB/T 6822《船体防污防锈漆体系》中，船体防污体系检验项目也没有防污涂层体系的耐淡海水/淡水浸泡性能。
中国专利201610696436.8，提到了耐淡水浸泡实验方法，该方法只是简单地将涂层浸泡在常温自来水中，每隔一个月测试漆膜硬度，测试方法主要是通过手指或木棒按压划擦，然后用肉眼观察漆膜状态进行评价，测试方法没有量化数据，人为主观因素引起的误差较多。再者，有些防污涂层体系通过了实验室单一的耐淡海水/淡水浸泡性能评价后，在实际实船应用时则出现了开裂，起泡、脱落等力学缺陷。这是因为这些实验室的评价方法本身具有局限性，涂层表面外观在实验周期内没有暴露缺陷，而实际上涂层内部已经发生变化，附着力显著下降。另外，防污涂层体系实际应用时，淡海水或淡水环境更为复杂，由于季节和地域各异，温度不同，这些因素都可能导致防污涂层体系在最终实际应用推广时耐淡海水/淡水浸泡性能满足不了要求。然而直到现在，未见有较为全面的实验室快速评价防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能实验方法的相关报道。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，包括如下步骤：
根据涂层力学性能测试标准，测试防污涂层体系的初始附着力；
去离子水浸泡实验：将防污涂层体系置于恒温去离子水中浸泡，经过多个时间段，测试防污涂层体系每个时间段的实验结果；
根据去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的结果，对已经过去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的防污涂层体系分别进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验；
综合所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验得到的实验结果对防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能进行综合有效性评定；
其中：所述实验结果为附着力下降幅度和涂层表面状态。
进一步地，所述去离子水浸泡实验为：将防污涂层体系置于温度为23±2℃，电导率＜0.5μs/cm的去离子水中进行浸泡，在浸泡后第7天，第14天，第21天，第28天，第60天，第90天分别测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
进一步地，所述去离子水浸泡暴晒实验为：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后进行暴晒30天，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
进一步地，所述去离子水浸泡冻融实验：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后在-6℃±1℃冷冻24小时，然后在23±2℃解冻48小时，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
进一步地，防污涂层体系的附着力下降幅度计算方法具体为：
测试涂层附着力值附着力下降幅度
其中：0代表浸泡前，t代表累积浸泡天数，n代表实验方法；其中：n＝1，代表去离子水浸泡实验；n＝2，代表去离子水浸泡暴晒实验；n＝3，代表去离子水浸泡冻融实验；根据附着力下降幅度，进行涂层附着力下降幅度等级分级。
进一步地，涂层附着力下降幅度等级分级如下：
所述涂层表面状态根据涂层气泡数量、涂层气泡大小、涂层开裂数量、涂层开裂大小、涂层脱落面积和涂层脱落大小评定如下：
涂层表面状态综合等级评定如下：
进一步地，所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验的评价指标：
进一步地，去离子水浸泡实验中，若t＜90，至少一个附着力下降幅度D1t被评定为4级或者5级，则评价该防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能不合格，无需进行离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验。
进一步地，若t＜90，附着力下降幅度D1t均被评定为1级、2级或者3级，则继续进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验，当测试结果同时满足去离子水浸泡实验、去离子水浸泡曝晒实验和去离子水浸泡冻融实验的每项评价指标时，即可评价所评价的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能合格。
进一步地，所述防污涂层体系的涂层样板的制备方法为：准备厚度为2mm～3mm的钢板，表面喷砂至Sa.2.5级；
使用无气喷涂施工：环氧防锈底漆2道，膜厚200μm～300μm；中间漆膜厚1道，膜厚50μm～100μm；防污涂料2道，膜厚250μm～350μm，样板室内干燥后得到所述涂层样板。
本发明提供的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，采用去离子浸泡，加速水的渗透，通过附着力跟踪测试，获得去离子水浸泡时涂层内部的力学性能变化趋势；采用去离子水浸泡后暴晒实验和去离子水浸泡后冻融实验，模拟船舶浸泡淡水后上排的复杂环境，全方位对防污涂层体系的耐浸泡性能进行考察。本发明旨在提供防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，可以在实验室内完成防污涂层体系的耐淡海水/淡水浸泡性能测试，为防污涂层体系配方筛选提供有力数据支持，通过与实际验证试验，结果表明本试验方法获得的耐淡海水/淡水浸泡性能结果与实际实船试验结果相一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法流程图；
图2为市售样品A涂层实船实验效果图；
图3为市售样品B涂层实船实验效果图；
图4为市售样品C涂层实船实验效果图；
图5为市售样品D涂层实船实验效果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，如图1所示：包括如下步骤：
根据涂层力学性能测试标准，测试防污涂层体系的初始附着力；
去离子水浸泡实验：将防污涂层体系置于恒温去离子水中浸泡，经过多个时间段，测试防污涂层体系每个时间段的实验结果；
根据去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的结果，对已通过去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的防污涂层体系分别进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验；
综合所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验得到的实验结果对防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能进行综合有效性评定；
其中：所述实验结果为附着力下降幅度和涂层表面状态。
优选地，所述去离子水浸泡实验为：将防污涂层体系置于温度为23±2℃，电导率＜0.5μs/cm的去离子水中浸泡，在浸泡后第7天，第14天，第21天，第28天，第60天，第90天分别测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
优选地，所述去离子水浸泡暴晒实验为：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后进行暴晒30天，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
优选地，所述去离子水浸泡冻融实验：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后在-6℃±1℃冷冻24小时，然后在23±2℃解冻48小时，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
优选地，防污涂层体系的附着力下降幅度计算方法具体为：
测试涂层附着力值附着力下降幅度
其中：0代表浸泡前，t代表累积浸泡天数，n代表实验方法；其中：n＝1，代表去离子水浸泡实验；n＝2，代表去离子水浸泡暴晒实验；n＝3，代表去离子水浸泡冻融实验；根据附着力下降幅度，进行涂层附着力下降幅度等级分级。
优选地，涂层附着力下降幅度等级分级如下：
所述涂层表面状态根据涂层气泡数量、涂层气泡大小、涂层开裂数量、涂层开裂大小、涂层脱落面积和涂层脱落大小评定如下：
涂层表面状态综合等级评定如下：
优选地，所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验的评价指标：
优选地，去离子水浸泡实验中，若t＜90，至少一个附着力下降幅度D1t被评定为4级或者5级，则评价该防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能不合格，无需进行离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验。
优选地，若t＜90，附着力下降幅度D1t均被评定为1级、2级或者3级，则继续进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验，当测试结果同时满足去离子水浸泡实验、去离子水浸泡曝晒实验和去离子水浸泡冻融实验的每项评价指标时，即可评价所评价的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能合格。
优选地，所述防污涂层体系的涂层样板的制备方法为：准备厚度为2mm～3mm钢板，表面喷砂至Sa.2.5级；
使用无气喷涂施工：环氧防锈底漆2道，膜厚200μm～300μm；中间漆膜厚1道，膜厚50μm～100μm；防污涂料2道，膜厚250μm～350μm，样板室内干燥后得到所述涂层样板。
本发明实施例提供防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法原理在于：
(1)用去离子水浸泡实验模拟加速淡水扩散和渗透，与淡海水或淡水相比，去离子水的渗透压最大，涂层吸水膨胀最严重。涂层在浸泡淡水的初期，涂层表面看不出缺陷，实际上涂层内部性能已经发生变化，随着浸泡时间的推移，力学缺陷就会暴露出来。通过跟踪附着力下降幅度对涂层的力学性能进行评估。
(2)采用去离子水浸泡暴晒实验模拟实际应用环境新造船舾装后进坞勘验，或者旧船进坞检修时，浸泡淡水的部位会暴露在大气环境中，水分蒸发对涂层产生影响，采用去离子水浸泡后曝晒来模拟实际应用环境。
(3)采用去离子水浸泡冻融实验模拟实际应用环境我国疆土纬度范围大，造船厂地理位置不同，造船或船舶进坞检修的时间各异，采用去离子水浸泡冻融实验模拟冬季高纬度地区防污涂层体系的应用环境。
(4)采用综合有效性评定方法对防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能进行评定。防污涂层体系的应用环境复杂，用单一的指标去评定防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能往往顾此失彼，因此综合上述三个实验，采用附着力下降幅度等级和涂层的表面状态等级进行综合有效性评定。
样本制备
本发明实施例挑选4种市售防污涂层体系，并按照涂层样板的制备方法：准备厚度为2mm的钢板，表面喷砂至Sa.2.5级；使用无气喷涂施工：环氧防锈底漆2道，膜厚250μm；环氧双组份中间漆膜厚1道，膜厚50μm；防污涂料2道，膜厚270μm，样板室内干燥后得到涂层样板，分别制备出若干个“市售样品A”、“市售样品B”、“市售样品C”和“市售样品D”；其中：“市售样品A”、“市售样品B”、“市售样品C”和“市售样品D”所使用的防污涂层体系分别为：市售自抛光型防污涂层体系1、市售自抛光型防污涂层体系2、市售磨蚀型防污涂层体系1和市售磨蚀型防污涂层体系2；
对比例
采用现有文献描述的方法进行耐淡海水/淡水浸泡性能测试，该试验方法为：将“市售样品A”、“市售样品B”、“市售样品C”和“市售样品D”样板浸泡在室温自来水中，每隔一个月将样板取出，肉眼观察表面是否有气泡、开裂和脱离现象，如果没有，则测试漆膜硬度。测试硬度时，取出样板后静置3-5分钟，用擦试纸轻轻拍干漆膜表面的水，使用木棒在样板表面任意位置斜向下45°按压并划擦，来回3次，观察划痕深浅及被划擦掉落的漆膜多少进行评价。
实施例
步骤一：“市售样品A”、“市售样品B”、“市售样品C”和“市售样品D”中，各挑选12块防污涂层体系的涂层样板，并分别编号1-12；
步骤二：对未经去离子水浸泡的每块涂层样板进行附着力测试，得到涂层的初始平均附着力
步骤三：将各个防污涂层体系的12块样板浸泡在试验槽内，浸泡7天后，分别取出1号样板，观察评价涂层表面状态，并测试其附着力，得到相应的附着力值依次类推，浸泡14、21、28、60、90天后，各个防污涂层体系顺次取出2号、3号、4号、5号、6号板，观察评价涂层表面状态，并测试其附着力，得到相应的附着力值附着力下降幅度t代表累积浸泡天数。其中，当D1t≥4级，t＜90，即判定该防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能不合格，无需进行步骤五和步骤六。
步骤四：浸泡90天后，同时将各个防污涂层体系的7号、8号、9号样板取出，放置在室外曝晒30天后，观察评价涂层表面状态，并测试其附着力，得到相应的附着力值附着力下降幅度
步骤五：浸泡90天后，同时将各个防污涂层体系的10号、11号、12号样板取出，放置在-6℃±1℃24小时，然后放置在23±2℃解冻48小时，观察评价涂层表面状态，并测试其附着力，得到相应的附着力值附着力下降幅度
步骤六：按上述步骤，对涂层的附着力下降幅度Dnt以及涂层表面状态进行综合评定，即获得防污涂层体系的耐淡海水/淡水浸泡性能结果。
从以上表格可知，采用本发明提供的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法的评价结果和实船结果一致，直接证明该评价方法的可靠性；而采用现有文献中的评价方法和实船结果不一致的，现有文献中的评价方法不可靠。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据涂层力学性能测试标准，测试防污涂层体系的初始附着力；
去离子水浸泡实验：将防污涂层体系置于恒温去离子水中浸泡，经过多个时间段，测试防污涂层体系每个时间段的实验结果；
根据去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的结果，对已通过去离子水浸泡附着力下降幅度测试实验的防污涂层体系分别进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验；
综合所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验得到的实验结果对防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能进行综合有效性评定；
其中：所述实验结果为附着力下降幅度和涂层表面状态。
2.根据权利要求1所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：
所述去离子水浸泡实验为：将防污涂层体系置于温度为23±2℃，电导率＜0.5μs/cm的去离子水中浸泡，在浸泡后第7天，第14天，第21天，第28天，第60天，第90天分别测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
3.根据权利要求1所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：
所述去离子水浸泡暴晒实验为：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后进行暴晒30天，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
4.根据权利要求1所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：
所述去离子水浸泡冻融实验：将防污涂层体系在浸泡去离子水90天后在-6℃±1℃冷冻24小时，然后在23±2℃解冻48小时，测试防污涂层体系的附着力下降幅度，并评价涂层表面状态。
5.根据权利要求2所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：防污涂层体系的附着力下降幅度计算方法具体为：
测试涂层附着力值附着力下降幅度
其中：0代表浸泡前，t代表累积浸泡天数，n代表实验方法；其中：n＝1，代表去离子水浸泡实验；n＝2，代表去离子水浸泡暴晒实验；n＝3，代表去离子水浸泡冻融实验；根据附着力下降幅度，进行涂层附着力下降幅度等级分级。
6.根据权利要求5所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于，涂层附着力下降幅度等级分级如下：
所述涂层表面状态根据涂层气泡数量、涂层气泡大小、涂层开裂数量、涂层开裂大小、涂层脱落面积和涂层脱落大小评定如下：
涂层表面状态综合等级评定如下：
7.根据权利要求6所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：所述去离子水浸泡实验、去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验的评价指标：
8.根据权利要求6所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：去离子水浸泡实验中，若t＜90，至少一个附着力下降幅度D1t被评定为4级或者5级，则评价该防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能不合格，无需进行离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验。
9.根据权利要求7所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于：若t＜90，附着力下降幅度D1t均被评定为1级、2级或者3级，则继续进行去离子水浸泡暴晒实验和去离子水浸泡冻融实验，当测试结果同时满足去离子水浸泡实验、去离子水浸泡曝晒实验和去离子水浸泡冻融实验的每项评价指标时，即可评价所评价的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能合格。
10.根据权利要求1～9任一项所述的防污涂层体系耐淡海水/淡水浸泡性能的评价方法，其特征在于，所述防污涂层体系的涂层样板的制备方法为：准备厚度为2mm～3mm钢板，表面喷砂至Sa.2.5级；
使用无气喷涂施工：环氧防锈底漆2道，膜厚200μm～300μm；中间漆膜厚1道，膜厚50μm～100μm；防污涂料2道，膜厚250μm～350μm，样板室内干燥后得到所述涂层样板。
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