有机硅树脂涂料在高温环境下的老化.pdf

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第21卷第1期2000年3月
新量石科放信
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有机硅树脂凃料在高温环境下的老化
Mfh,yと
翻译:梁晓慧谢远东(新疆石油局油田物探设计研究院)
A. K, Arof
校对:王国芬(新疆石油局油田探设计研究院)
评估低獸钢表面有机畦防腐涂层在高温条件下的老化,需将涂层置于700℃的马福炉中进行加热一冷却循环(按
ASTM规范D2485)。涂层耐高温能力与其阻抗及微裂鲢有关、这2种因素有助于特确地硏究膜的老化程度、本文
论述了2种有机硅树脂涂料有机硅樹脂一钛酸酵和 Rhodorsil有机硅树涂料的制备,并利用EIS技术和
EDAN-SEM分析法研究了这2种涂层的表面老化,同时还对这2种涂料的时化学性能进行了分析、
主题词有机陸、涂料商老化卡
0引吉
1实验部分
有机硅树脂涂层具有保护性能,可以用于暴
涂料
在高温环境下的低碳结构。这种涂层能提高
制备合有二氧化钛、云母、氧化错和石英颜
材料的热稳定性,因而是一项重要技术。这类涂料的有机硅树脂-钛酸酯(Si-Ti)和 Rhodorsil有
层的优点在于:无需替换钢结构,降低了生产能机硅树脂涂料,用「:I(W)的二甲苯和丁醇
源成本,延长了新结构的概率寿命。
作为溶剂,混合研20min。
尽管市售的涂料种类很多,但在高温环境下1.2基层
各种涂料的热稳定性仍是一个值得揉讨的领域。
为确保试验用基层表面均匀,我们使用冷轧
当温度超过100℃时,这些类型的涂层会随着柔试验板。所有试验板都经过喷砂处理(压力为0.7
切性、附着力以及保护值的降低而快速老化。当MNm2,砂尺寸:通过小150~300um的孔),
温度在200~300℃范围内时,有机硅涂层大多涂料用刷子进行刷涂,在室温条件下固化7d后
数开始碳化,而且在某些情况下,碳化作用还会进行测试。干濠膜的厚度用测厚仪测定,使其厚
伴随着腐蚀性气体的释放,如PvC产生的Hl。度保持在80±10Hm的范围内。
高温保护涂层的目的在于2方面,一是在高温条1.3涂层老化研究
件下保持涂层的外观和附热性,延长使用寿命;
I.3.1目测评价
是防腐蚀性能。
根据ASTM规范D2485加热涂敷,目评
现已证明,涂层可用含少量低度易拌发性有价涂层的老化程度。
机化合物的有机硅树脂,而不降低其耐化学性、1.3.2EIS光谱
耐热性以及附老化性。在涂料中添加陶瓷玻璃
利用 Solatron1250频率响应分析仪(FRA)
铝和金属氧化物,能够提高有机硅树脂涂层的耐和 Solatron1286电化学界面阻抗光谱仪测定光
热性和耐化学性。
谱。开路电位10 my rms,保持恒电位,所有测
该研究方法是将有机砫树脂-钛酸酯和试都由计算机控制。电化学电池由3个电极构成,
Rhodorsilt有机硅树脂这2种涂料涂敷于低碳钢实验用涂敷金属和大面积铂丝?作为辅助电极,
表面,在不同温度下置于马福炉中。采用EIS测两者浸在3%的NaCI溶液中,在室内通风的
量法和 EDAX-SEMI分析法分析了由于热腐蚀所条件下作为腐蚀电极,工业用饱和甘汞电极作
导致的涂层表面老化。
为参比电极,采集1~100Hz频率变化范内的
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200年3月
阻抗数据。电池由一个用玻璃管制成的圆筒组
利用这些阻抗数据,可以根据下列关系式计
成,用金属密封粘合剂粘在涂有涂料的钢表面,算双层电容值
就一切情况而论,涂敷涂料的钢试样裸露面积都
是1cm2
1、3.3EDAX-SEM分析
式中是一个在光谱范围内设想的阻抗组
涂层的热老化性能可以利用电子扫描显微镜份,Z= Z sing,,O是相角,双层电容值增大表示
飞利浦515)进行深入研究,这种显微镜配有水的吸收作用增加。
X射线分析仪的能量散射分析(EDAX),在试样
由此式求Cn值,以温度为函数绘制出关系
板每次照射前都要用E5100型生物辐射高真空曲线,如图2所示。从这些数据可以看出,每组
喷涂裝置喷凃磯。
曲线(425℃温度下的有机硅树胎-钛酸酯涂层以
及480℃下的 Rhodorsil有机硅树脂涂层)都显
结果与计论
示出Ca值增大,表明吸收了电解液。涂层表面
2.1目测评价
电解液影响涂层聚合物的绝缘能力,这一点可以
时热性实验表明,有机硅树脂-钛酸酯和从电荷转移电阻值降低至10°ohm-cm2看出。
Rhodorsil有机硅树脂涂料能够保护温度高达
g
590℃的钢表面,据此,通过目测可观察到涂层
裂缝。尽管涂层超过645℃时会脱落,但涂层并
未老化。
2.2EIS研究
将经过热处理的涂层样板浸入3%的NaCl
溶液中,1d后可获得电化学阻抗特性曲线,波
德曲线显示出几个重要特性,对于不同温度下的
20526031537042545
这2种涂料,ogz对ogf的关系曲线显示出线
性增长。图中 log &I不随频率变化处,表示为预
图1漫入3%的NaCI溶液中1d后,
电荷转移电阻对温度的曲线
期的纯电阻器特性。一般地,这2段曲线可看作
是具有代表性的特性曲线,且能以简单的并联电
阻电容等效电路形式模拟,因而可以把曲线的这
2部分看作是具有代表性的特性曲线。
在实际应用中,随着涂层的老化,电荷转移
阻力降低,而双层电容却增加。涂层这种特性的
产生是由于电解质穿过涂层被迁移到金属基层,
形成了导电通路。
从有机砫树脂-钛酸酯涂料试验曲线看出
3
当温度高达370℃时,涂层的电荷转移电阻可达
阻z/で
10°~107ohm-cm2,而超过这一温度,电阻则迅
日2漫入3%的NaC溶液中1d后
计算出的双层电溶值C对温度的曲线
速降低;另外从 Rhodorsil有机硅树脂涂料试验
曲线可看出,温度高达425℃时,涂层电荷转移
涂层样板露天放置7d后测试,得到阻抗特
电阻为10°~10omba-em2,随后降低(见图1)。性曲线非常类似于370℃下的有机硅树脂-钛酸酯
这些研究表明,EIS技术可以作为快速测定涂层(100~107ohm-cm2)和425℃下的 Rhodorsil
耐热保护涂层热老化程度的方法。还可看出,在有机硅树脂涂层(10°~107ohm-cm2)曲线。通
热稳定性方圃,这些涂层的阻抗最高能达到10°~过对这些数据分析,证实了在425℃(有机硅
nin-cin"r
表明具有良好的保护性能。反之
树脂-钛酸酯涂层)和480℃( Rhodorsi有机硅
如果涂层的电荷转移电阻值为10ohm-em2,则树脂涂层)低电阻值(5.3×105和4.3×103)
认为保护性能极差。
条件下,电解液就已通过孔隙渗透到涂层中