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由于海洋环境的复杂性,钢结构涂层防护受到严峻的挑战,未到涂层服役寿命期限发生结构损伤失效的案例层出不穷。涂层对基体防护效果影响巨大,常见的涂层破坏形式有失光、表面粉化、表面缺陷,涂层与基体附着力下降等,前人对聚脲涂层的老化行为做出大量研究。然而,单从表面现象及化学成分不足以分析聚脲涂层的失效作用机理。为了进一步研究聚脲涂层的失效行为机理,本文采用FTIR、AFM、XPS等对聚脲涂层在自然曝晒环境和氙弧灯加速环境下的氢键行为及相分离形态进行研究,分析其老化机理。采用EIS、FTIR等研究涂层在模拟海洋环境及盐酸、氢氧化钠环境的失效行为及机理。基于上述实验,得到实验结论如下:1.海洋大气自然曝晒150d后,聚脲涂层的表面性能发生明显改变,光泽度、接触角分别下降了91.95%和51.28%;涂层的力学性能发生一定改变,拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率分别降低了约7.43%、18.38%和26.4%。从微观上,SEM显示涂层曝晒过程中表面出现大量微孔及微裂纹缺陷,经计算得出涂层缺陷面积和接触角值基本呈负相关,这是涂层表面性能发生明显改变的原因。从化学成分上,FTIR分析结果表明:曝晒150d后涂层C-O-C、C=O、N-H等键均发生一定程度的断裂,氨基区氢键键长保持稳定,均为2.93?;而羰基区老化后完善的氢键和总氢键的含量降低,证明老化后的涂层分子间的作用力降低,从而导致涂层力学性能的下降。AFM和XPS分析结果表明:曝晒150d后涂层软段与硬段相对含量发生改变,软段被刻蚀硬段析出,涂层表面呈现较明显的微相分离现象。2.氙弧灯照射1000h后,聚脲涂层的表面性能和力学性能均发生一定程度的下降:光泽度、接触角分别下降了15.64%和22.19%;拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率分别降低了约20.9%、12.57%和22.46%。从微观上看,SEM显示在氙灯照射下涂层表面出现孔洞及微裂纹,这是表面性能下降的重要原因。FTIR分析结果表明:氙灯辐照1000h后涂层C-O-C、C=O、N-H等键均发生轻微断裂现象,辐照后氨基区氢键键长保持稳定,羰基区完善的氢键和总的氢键含量降低,证明氙灯老化后的涂层分子间的作用力降低,导致力学性能的降低。AFM和XPS分析结果表明:氙灯辐照1000h后涂层软段与硬段相对含量发生改变,微相分离程度提高。3.涂层在模拟海洋环境下浸泡60d宏观性能发生变化:光泽度均呈略微下降趋势;当浸泡达到60d时,单一氯盐浸泡聚脲涂层的拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率分别下降了8.3%、3.6%、9.6%,而在氯盐+动水环境下分别下降了10.3%、4.9%及11.7%;两种环境下接触角变化率分别为-12.5%和-20.1%。FTIR实验结果表明:涂层在氯盐及氯盐+动水环境作用下的化学性能基本保持稳定,分子键断裂程度较低,宏观性能的降低原因以物理因素为主。涂层在氯盐及氯盐+动水环境下浸泡60d附着性能产生较大变化:附着力均随浸泡时间增长而下降,浸泡60d时氯盐及氯盐+动水附着力分别降低了22.8%和40.7%。EIS实验结果表明,动水作用大大加快了腐蚀介质向涂层基体界面的扩散,导致大量腐蚀产物在涂层基体界面堆积,使涂层提前进入腐蚀中期,这也是导致涂层附着力下降的重要原因。4.涂层在10%盐酸及氢氧化钠溶液浸泡下涂层光泽度分别下降了12.6%和13.8%;在10%盐酸作用下涂层拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率分别下将了14.8%、8.0%和16.5%,在10%氢氧化钠作用下分别下降了15.7%、17.6%及18.4%;FTIR实验结果表明:涂层在氢氧化钠溶液的腐蚀程度高于在盐酸溶液中的腐蚀,氢氧化钠浸泡后的涂层N-H、C=O及C-O-C等谱带强度明显减弱,而在盐酸溶液浸泡后涂层化学性质相对稳定,出现少量断键现象。综上所述,在海洋大气自然曝晒和氙弧灯照射环境老化后聚脲涂层的表面性能均发生明显变化,力学及热力学性质发生一定程度下降但仍保持较高强度;老化后均出现不同程度的断键且呈现较明显的微相分离现象,老化行为基本一致。模拟海洋环境氯盐、动水及酸碱作用对涂层的腐蚀结果表明海洋动水因素对涂层的损伤作用较大,且涂层在氢氧化钠中的腐蚀速率高于盐酸。