海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素研究

目的 研究海洋设备涂层老化和失效的影响因素。方法 选择现有海洋设备涂层进行户外暴露试验和实验室加速环境试验,分析防护涂层的失光度和色差变化规律。结果 在实验室条件下成功模拟了加速海洋环境中的涂料老化,加速试验结果与户外暴露结果相关性较高。在海洋自然环境下暴露6个月后,涂层失光率降低,暴露18个月后出现粉化。结论 利用紫外光老化和盐雾试验,设定合适的环境试验参数后,实验室加速环境试验可代替户外暴露试验,缩短试验周期。涂层的配套设计、涂敷的基材结构形状、涂层施工过程等因素可直接影响涂料的老化、失效,进而引起基体腐蚀。     

船舶涂料海洋环境与实验室加速试验相关性研究——海洋大气区用涂料体系

采用光泽-色泽仪、涂膜粉化率测定仪、FDIR,SEM及AFM等现代测试分析手段,对海洋大气区7种常用舰船涂料体系在实际海洋环境暴露试验以及室内人工加速老化及腐蚀试验前后的涂层性能变化进行了对比分析,并结合厦门地区的气象环境谱探索了实验室加速试验与实际海洋大气暴露试验的相关性.     

丙烯酸和聚氨酯面漆室内加速试验测试分析

采用盐雾和紫外-冷凝室内人工加速老化循环试验的方法，对聚氨酯和丙烯酸两种典型的船壳涂料进行人工加速老化试验。采用傅利叶红外漫反射光谱（FDIR）、扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微扫描电镜（AFM）等现代测试分析手段，对各试验周期的结果进行检测和表征。结合其它表面分析技术测试涂层表面失光、色差等变化，对聚氨酯、丙烯酸这两种常用典型船壳涂层的老化性能进行研究，探索室内加速试验的方法和条件，为实验室加速试验替代自然环境试验提供基础依据。     

东南沿海气候条件对聚氨酯涂层老化行为影响研究

目的研究东南沿海高温、高湿、高盐雾、高辐射等恶劣气候环境对聚氨酯涂层老化行为的影响。方法通过在海南万宁开展聚氨酯涂层海洋大气环境暴露试验,从外观评级、光泽、色差、附着力、红外谱图等方面分析了涂层老化特征及老化原因。结果涂层在海洋大气环境下暴露4年,树脂大分子发生降解,主要官能团消失。结论海洋大气环境中紫外线的光降解和水的降解共同作用,导致了涂层失光-变色-粉化和附着力下降等宏观和微观缺陷的产生。     

基于纳米TiO2添加的新型航空涂料性能研究

目的解决纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,同时实现增强涂层防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。方法以氯醚树脂为航空涂料的主要成膜物质,以经氟硅烷改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒为主要吸光剂和疏水剂,配合其他合适填料和颜料制备一种新型航空涂料,通过拉拔法、硬度测试法、电化学极化曲线法、接触角测试法和人工紫外加速老化等测试手段分别对涂层的力学性能、电化学性能、疏水性能和耐紫外老化性能进行研究。结果改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒的分散性及与氯醚树脂的相容性得到改善。当添加量为2%~3%时,涂层腐蚀防护性能、表面疏水性、耐紫外老化性能达到最佳,附着力、硬度等力学性能达到航空涂料的基本使用要求。结论该涂料有效地解决了纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,提高了涂层的防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。     

底盘发动机排烟管高温涂料耐腐蚀性能对比分析与应用

目的 针对底盘发动机排烟管在某海洋大气环境中腐蚀防护难度大的问题,对4种高温涂料进行耐腐蚀性能对比分析与应用。方法 分别采用试片高温试验、户外暴露试验和排烟管实装实地验证等方法对3种改性有机硅、1种无机硅酸盐共4种高温涂层的耐高温、耐腐蚀性能及应用效果进行测试与分析。结果 高温涂层试片的高温试验、户外暴露试验结果表明,3种改性有机硅涂层600 ℃的耐高温性能、耐腐蚀性能优于无机硅酸盐涂层,但试片经600 ℃高温烧蚀后进行户外暴露试验的结果表明,石墨掺杂有机硅涂层耐蚀性优于其余3种涂层,无机硅酸盐涂层优于氟树脂改性有机硅、环氧改性有机硅涂层。排烟管实装实地验证试验则表明,石墨掺杂有机硅涂料受到高温氧化、降水冷却、常温腐蚀等频繁交替作用下,腐蚀较快,氟树脂改性有机硅涂层的防护性较好,环氧改性有机硅涂层在高温区域腐蚀明显,无机硅酸盐涂层中锌粉和铸铁基体存在明显腐蚀。结论 相对于传统的银粉漆,4种高温涂层显著改善了排烟管的腐蚀防护性能。在上述4种试验条件下,4种高温涂层的耐高温、耐腐蚀等性能各有优劣,需要根据4种涂层各自的性能不足进行改进。在实际工况条件下,氟树脂改性有机硅耐涂层满足发动机排烟管在某海洋大气环境中不低于1 a免维护的使用要求,其他2种有机硅涂层、1种无机硅酸盐涂层则需要一定程度维护。     

我国湿热海上风电大气区金属重防腐涂料的性能研究

目的对海上风电涂料在我国湿热海洋地区的环境适应性、耐久性开展针对性研究,积累试验数据。方法通过对国内外共7家知名风电涂料企业大气区样板展开征集,参考国内外相关行业测试标准及技术,结合我国湿热海上大气环境特点,并向风电主机企业及涂料企业征集意见,设计并开展实验室环境模拟试验,包括紫外老化试验、圆盘耐磨试验、中性盐雾试验等。结果大部分企业的涂层样板耐老、耐盐雾等性能均较好,海洋大气区涂料相对成熟,国外企业、合资企业和国内企业的涂料上差异较小。结论大气区涂料体系的技术相对成熟,国外知名企业在性能市场上仍占主导地位,但对于设计要求的15年以上使用寿命是否能够实现仍有待进一步研究。     

环氧云铁/丙烯酸涂层户外暴露试验与实验室综合加速试验的相关性研究

目的 研究有机涂层在拉萨试验站户外暴露试验与多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验条件下的相关性。方法 以环氧云铁/丙烯酸有机涂层为研究对象,通过开展户外暴露试验和实验室综合模拟加速试验,利用光泽计和色差仪等分析设备,获得用于表征涂层老化性能的色差和失光率变化规律,比较涂层体系在2种试验条件下老化程度。采用ATR-FTIR、EIS等方法研究涂层分子结构变化和不同环境条件对涂层防腐性能的影响,并分析涂层的降解机理。采用Spearman秩相关系数(rhos)法计算涂层体系在2种环境下的相关性。结果 与户外暴露试验12个月相比,综合模拟加速试验60 d,环氧云铁/丙烯酸有机涂层的色差和失光率基本一致,其色差的相关性为0.771 4,失光率的相关性为0.828 6。结论 与拉萨试验站户外暴露试验相比较,环氧云铁/丙烯酸涂层体系在综合加速试验后的色差、失光率、红外光谱、电化学阻抗等关键性能参数变化趋势基本一致,老化机理基本相同。多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验装置能够综合模拟高原高寒气候环境下阳辐射、气压、温度和湿度等环境因素,具有较好的模拟性和相关性。     

7B04-T6铝合金新型纳米涂层外场腐蚀环境下电化学性能研究

目的评估自然暴露环境下新型纳米涂层的耐蚀性能。方法选取西沙永兴岛海洋环境作为自然暴晒场,对试验件做预损伤处理后,开展7B04-T6铝合金/新型纳米涂层与天津灯塔涂料股份有限公司典型防腐涂层在高盐雾、高湿热、强太阳辐射等综合腐蚀环境下的外场暴露试验,利用电化学阻抗技术对暴晒前后的两类涂层试样在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的耐蚀性能进行对比研究。结果两类涂层外场暴露试验后,电化学阻抗值下降,且随着在3.5%NaCl溶液中浸泡时间的增加,Rp值不断减小,CPE-T值不断增大。结论新型纳米涂层在外场暴露试验1年后,并未发生腐蚀损伤失效,仍具有较好的耐盐水性,但其耐候性差于天津灯塔涂料股份有限公司试验涂层。     

熵值法在涂层老化指标权重确定中的应用

目的从防护涂层力学性能和外观评级两方面综合评价涂层老化程度。方法选取失光、变色、粉化、起泡、长霉、生锈、剥落、开裂、附着力等9项涂层老化指标,运用熵值法原理对涂层9项老化指标进行权重计算与分析。结果运用熵值法计算的TB06-9+TS70-60和TB06-9+TS96-71两种防护涂层海洋大气户外环境暴露5年的老化综合评价值均为3.88级,表明两种防护涂层的抗老化性能基本一致。结论采用熵值法可以有效确定失光、变色、粉化、起泡、长霉、生锈、剥落、开裂、附着力等涂层老化指标之间的权重关系,为多指标综合评价防护涂层老化结果提供了一种客观、真实、有效、科学的评价方法。     

多因素综合海洋气候自然加速试验技术相关性和加速性验证

目的对新研发的多因素综合海洋气候环境自然加速试验技术相对热带海洋气候环境户外暴露试验的相关性和加速性进行验证。方法分别采用多因素综合海洋气候环境自然加速试验装置和对应的试验方法企业标准,以及传统的户外暴露试验方法,以不同表面处理工艺的汽车紧固件、标准金属、有机涂层和塑料为样品进行验证试验,采用Spearman秩相关系数法和加速因子(AF)法对相关性和加速性进行进一步验证。结果紧固件、标准金属和有机涂层在多因素综合海洋气候环境自然加速试验和海洋气候环境户外暴露试验过程中,都表现出相同的腐蚀失效模式。多因素综合海洋气候环境自然加速试验相对远海场(离海岸线350 m)户外暴露试验紧固件秩相关系数为1,镀锌镍合金紧固件、无铬锌铝涂层紧固件、拉弗莱紧固件和石墨烯紧固件的加速倍率分别为7.7,11.3,10.3,13.5倍;标准金属秩相关系数为0.8,Q235、工业纯铝、工业纯锌和工业纯铜的加速倍率分别为11.8,11.5,9.3,3.7倍。多因素综合海洋气候环境自然加速试验相对海洋平台户外暴露试验标准金属秩相关系数为1,Q235、工业纯铝、工业纯锌和工业纯铜的加速倍率分别为3.4,2.1,4.5,2.2倍。结论多因素综合海洋气候环境自然加速试验相对海洋气候环境户外暴露试验具有良好的相关性,而且对海洋平台的相关性更好。对于紧固件表面处理工艺、标准金属和有机涂层而言,多因素综合海洋气候环境自然加速试验相对海洋气候环境户外暴露试验具有高的加速倍率。     

印制电路板海洋环境试验与实验室环境试验相关性研究

目的研究机载电子设备印制电路板西沙海洋大气环境与实验室环境试验的相关性。方法在西沙海域环境下开展两种印制电路板的棚下暴露试验,暴晒试验时间为3年,同时在实验室开展盐雾试验,分别通过测试绝缘电阻、品质因数研究两种试验环境的相关性。结果将以绝缘电阻、品质因数为基准相关性评价结果进行平均,得出印制电路板实验室加速试验和自然暴露试验存在着强相关。两种样品的加速系数分别是3.5,5.15。结论建立了印制电路板在西沙海洋环境试验和实验室盐雾环境试验的相关性,可为后续西沙环境试验的加速处理提供依据。     

空空导弹海洋大气自然环境试验研究

针对空空导弹随航母服役需求和海洋大气自然环境适应性风险,结合相关标准和研制经验,对空空导弹海洋大气自然环境试验方案设计流程、方法及要点进行了研究。提出了一套空空导弹海洋大气自然环境试验方案,可用于指导新研型号科学有效地开展自然环境试验,为回答空空导弹海洋大气自然环境适应性指标提供了支撑。空空导弹应系统策划海洋大气自然环境试验,以尽早暴露问题,实现产品设计改进,为上舰环境适应性的提高奠定基础。同时,还应大力开展自然加速环境试验技术和动态自然环境试验技术研究工作。     

高强度铝合金典型沿海地区腐蚀行为加速试验方法研究

目的构建适用于高强度铝合金在某工业海洋性气候地区的加速腐蚀试验方法。方法选用飞机结构用典型高强度铝合金7B04-T6为试验材料,进行实验室加速腐蚀试验与某工业地区海洋大气环境曝晒试验,并对试验后的试样进行疲劳性能评价。通过平均腐蚀速率测试、腐蚀形态特征观察、疲劳断口特征分析,腐蚀加速倍率计算,对两种形式腐蚀铝合金的腐蚀机理和疲劳破坏行为等进行综合对比。结果经历实验室加速腐蚀试验与海洋大气环境曝晒试验后,7B04-T6铝合金的质量损失率基本相等,腐蚀形貌相近,疲劳断口特征一致,因而两种腐蚀模式一致,机理相同。结论所编制的实验室加速环境谱与试验方法,能够较好地用于某工业海洋性气候地区高强度铝合金材料和结构的环境损伤加速试验,实验室与外场海洋大气环境曝晒试验的加速比为97.64。     

ABS湿热海洋大气环境室内外老化行为及相关性研究

目的 研究丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)3种单体的三元共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)在湿热海洋大气环境室内外的老化行为及其相关性。方法 开展湿热海洋大气暴露(室外)试验及多因子循环加速老化(室内)试验,通过观测外观形貌、力学、化学结构等性能变化,定性探究ABS室内外老化规律。通过灰色关联度与主成分分析,定量探索ABS室内外老化行为的相关性。结果 ABS黄色指数等与表面性能相关的指标在户外暴露6个月及室内加速老化300 h左右就基本达到饱和值50和45,而与整体性能相关的拉伸强度在老化过程中先下降、后上升,断裂伸长率、冲击强度、缺口冲击强度等指标在户外暴露2个月或室内老化200 h快速下降近60%后,再缓慢降低。分子链中丁二烯单体的双键或苯环侧链中的季碳受到环境中光、氧、水等的作用,分解生成酮与羟基。通过主成分分析,将ABS多种性能指标组合成综合老化指标,客观定量评价ABS室内外老化灰色关联度高达0.93。结论ABS老化是分子链断链及交联的动态竞争过程,湿热海洋大气环境室内外老化行为的相关性较高。     

严酷海洋大气环境下玻璃纤维复合材料腐蚀老化规律研究

目的 研究严酷海洋大气环境下,玻璃纤维增强树脂基复合材料的腐蚀老化规律.方法 通过实海大气环境试验,分析了南海岛礁大气环境下,复合材料暴露不同周期后的腐蚀形貌特征以及力学性能变化规律,建立了腐蚀老化性能预测灰色模型GM(1,1),并与青岛、厦门和三亚等典型海洋大气环境进行对比研究.结果 随暴露时间的增长,南海岛礁大气环境下的复合材料发生严重的纤维裸露,其弯曲强度呈下降趋势,基于弯曲强度建立的灰色模型GM(1,1)精度达到1级;与其他典型海洋大气环境相比,随着纬度的降低,复合材料的弯曲强度呈下降趋势.结论 灰色模型GM(1,1)对复合材料在岛礁等严酷海洋大气环境下的腐蚀老化性能预测精度较高.影响复合材料性能的最主要环境因素为辐照,其次为相对湿度和温度.     

高强铝合金海洋大气环境剥层腐蚀研究

通过7B04铝合金海洋大气环境户外和棚下暴露试验,研究了7B04铝合金的宏观/微观腐蚀特征及其对力学性能的影响。结果表明,7B04铝合金在海洋大气环境中的腐蚀表现为点蚀—晶间腐蚀—剥层腐蚀的规律,棚下暴露比户外暴露严重,反面暴露比正面暴露严重。同时,从显微组织、晶间电偶腐蚀、腐蚀产物＂楔入作用＂等方面剖析了7B04铝合金剥层腐蚀的机理。     

海洋混凝土结构表面防护涂料环境适应性评价研究进展

综述了岛礁混凝土结构表面防护涂料海洋环境适应性评价（老化）研究进展,对表面防护涂料海洋环境适应性评价中试验设计、控制因子设定、试验方法选择、评价指标确定等环节中存在的问题进行了讨论,认为只有在认真梳理单环境因子对涂料作用机理的基础上,对它们进行合理设定,才能有效提高加速试验结果和自然暴晒老化试验结果的相关性。