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水性聚氨酯树脂
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水性聚氨酯涂层的老化机理研讨

2020-12-01 18:02:06

水性聚氨酯树脂,聚氨酯树脂

水性聚氨酯涂层的老化机理研讨
因为聚氨酯涂层的老化时刻较长,影响要素较多且相互效果杂乱,对涂层老化的研讨大多局限于表象和功能改动,对老化的机理研讨较少,难以构成系统的指导性理论。 跟着聚氨酯涂层技能的飞速发 展,业界对涂层稳定性和寿数猜测方面提出了更高的要求,因而,对聚氨酯涂层老化机理的研讨变得越来越重要。 

因为聚氨酯涂层的老化时刻较长,影响要素较多且相互效果杂乱,对涂层老化的研讨大多局限于表象和功能改动,对老化的机理研讨较少,难以构成系统的指导性理论。 跟着聚氨酯涂层技能的飞速发 展,业界对涂层稳定性和寿数猜测方面提出了更高的要求,因而,对聚氨酯涂层老化机理的研讨变得越来越重要。 


硅改性聚氨酯树脂
 
1 天然露出老化下的老化机理研讨 
 
天然环境下有机涂层饱尝太阳光、雨雪、风以及温度改动等综合效果,会产生老化降解。 天然光中的紫外线波长短、能量高,能使大多数有机涂层的化学键破坏。 涂层受太阳光照耀引起的降解老化现象称为光氧老化。 天然条件下涂层受光、热、氧和杂质等多种要素影响,使老化的行为和机理极为杂乱。 
 
丙烯酸聚氨酯涂层天然露出老化行为。 成果表明,涂层主要以光降解办法老化,而在涂层以光降解和水降解办法老化。 张寒露等 选用扫描电子显微镜(SEM)、FTIR对海南省三亚区域野外曝晒18个月的聚氨酯涂层进行表征,成果显现C—N和 O—CH 键产生开裂导致涂层降解,羰基和羟基含量添加。 研讨了在接近南海的海南省万宁实验站露出2年的丙烯酸聚氨酯涂层的老化行为,选用SEM、傅里叶变换衰减全反射红外光谱 法(ATR⁃FTIR)和 X 射线光电子能谱(XPS)进行表 征,得出以下定论:前期丙烯酸聚氨酯涂层的老化以水解老化为主,NH—CO 键产生开裂;中期氯离子浸透加快金属腐蚀;后期光氧化产品在涂层表面构成致密氧化物薄膜,然后下降涂层的老化速率。
 
2 人工加快老化法研讨老化机理 
 
人工加快老化能够研讨单要素效果下涂层的老 化功能,进而剖析涂层在不同效果条件下的失效机理。 现在,国内外涂层老化研讨的热点主要有光氧老化、热氧老化、物理老化和化学降解等方面。
 
老化条件对涂层功能有着重要的影响,涂层在不同的老化条件下有不同的失效机理。
 
Boubakri等对热塑性聚氨酯(TPU) 涂层进 行了140 h的紫外光辐照,发现TPU链开裂与交联之间存在竞赛。Bhargava 等选用衰减全反射 FT-IR、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、扫描光干涉剖析等办法研讨了水性聚氨酯涂层耐紫外光老化功能,发现聚氨酯吸收短波紫外光的能量,引发双键中电子的激发态使聚氨酯分子键开裂;色素在紫外线、温湿度效果下反响生成过氧化氢,破坏了原聚合物粘结剂和中心化合物中的双键,产生进一步降解。
 
用UV-vis、FTIR和核磁共振氢谱(1H⁃NMR)剖析了TPU 在紫外光、微波和热氧条件下的老化机理。成果显现,微波和光氧老化对涂层的效果机理相同,TPU在紫外光效果下生成生色基烯胺导致涂层黄变。老化初期 TPU中硬段水解交联生成脲基使强度提高,老化后期硬段产生分解导致涂层降解失效。
 
Liu等选用SEM、光泽度仪和 FTIR对紫外光加快老化后的醇酸涂层和聚氨酯涂层进行表征。 成果表明,醇酸系统和聚氨酯系统的表观破坏模式共同,但失效机理不同,聚氨酯系统的耐老化功能优于醇酸涂层。Zhu等研讨了脂肪族聚氨酯涂层和丙烯酸聚氨酯涂层在紫外光照耀下的老化行为。FTIR表征成果表明,这两种涂层的失效机理为伯酰胺向仲酰胺的改动;与脂肪族聚氨酯涂料比较,丙烯酸聚氨酯涂猜中C—O 键开裂较慢,涂层功能较好。 
 
电化学交流阻抗法(EIS)能够有效地判别有机涂层在腐蚀介质效果下的老化机理。 用 EIS研讨了聚氨酯涂层在氙灯、盐雾、紫外光及氙 灯/盐雾复合环境下涂层的老化行为,成果表明,老化初期因为光氧化产品阻滞了溶液浸透,使界面的反响电阻添加;后期光氧化产品流失加快了浸透过程;界面引起的产品剥离效果占主导地位。 
 
3 聚氨酯涂层寿数猜测 
 
对聚氨酯涂层的寿数进行猜测,可大大下降涂层失效对工程使用形成的损失,已成为现阶段及未来开展的一个重要方向。 李春涛等选用热重剖析实验研讨了基于聚四氢呋喃二醇和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯弹性体的老化状况,以失重5%作为失效规范,并经过Kissinger办法拟合动力学参数,树立了使用寿数tf(min)与温度T(K)的数学关系模型 为Intf=15700/T-30.78经过该数学公式模型猜测了涂层在不同温度下的使用寿数。 朱诗顺等别离以拉伸强度和开裂伸长率为寿数点评规范研讨了水性聚氨酯⁃丙烯酸酯防老化涂层的热氧老化行为, 并选用Arrhneius方程树立数学关系模型,用拉伸强度和伸长率猜测的上述涂层在该区域使用寿数别离为 1.17年和2.03年。 成果与实践使用寿数 1.85年比较,差错别离为-6.5%和9.7%,猜测差错在10%以内。Gac 等选用 70~120 ℃ 温度的天然海水环境模拟聚氨酯的海水高温降解过程,利用水分散动力学和水解动力学,树立了该聚氨酯海水环境 降解模型,并将模拟成果与实验数据进行比照,得出该模型能够猜测聚氨酯海水环境下的使用寿数。 
 
4  定论与展望 
 
涂层防护技能广泛使用于桥梁、隧道、海工、建 筑等多个领域,是一种简单、高效的防护办法。现在,室外曝晒办法用于点评有机涂层的老化功能,积累了大量的宝贵数据,结合实验室加快老化办法,多种常用有机涂层的老化机理得到了深化地研讨。经过天然露出和人工加快两种办法对聚氨酯涂层进行老化,研讨了涂层的老化机理,发现聚氨酯涂层的老化伴跟着失光、粉化、龟裂等外观现象,涂层分子结构产生改动,表现为分子键开裂和官能团产生改动。剖析聚氨酯涂层的老化机理,并选用数学模型对涂层进行寿数猜测,实现了涂层老化状况的早期诊断和预警,能够有效下降因涂层失效形成的损失,是未来研讨的一个重要方向。

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