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一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置的制作方法

文檔序號(hào):6037342閱讀:437來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于有機(jī)材料涂層的防護(hù)性能測(cè)量領(lǐng)域,涉及一種用于涂膜離子滲 透以及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)
有機(jī)涂層的防護(hù)性能主要取決于其對(duì)水和腐蝕性離子的阻擋屏蔽作用,鹽霧試 驗(yàn)、交流阻抗試驗(yàn)等均是間接評(píng)價(jià)涂層抗?jié)B透性能,而涂膜的離子滲透以及水蒸氣 透過(guò)性能是直接評(píng)價(jià)涂層抗?jié)B透性能,因此研究水及腐蝕離子在涂膜中的擴(kuò)散傳輸 行為對(duì)于弄清楚涂層下金屬腐蝕的機(jī)制至關(guān)重要。
文獻(xiàn)l (Walter G W. Corros. Sci. ,1991 ,32 (10) :1085)報(bào)道了腐蝕離子 在涂膜中的滲透起始階段呈一定值,達(dá)到某一臨界點(diǎn)后(漆膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化),透過(guò)涂 膜的離子量突然呈線性增加,由斜率可求得離子在涂膜中的擴(kuò)散系數(shù)。涂膜的水蒸氣 透過(guò)性能是通過(guò)涂層重量的增加(吸水量)或減少(滲水量)來(lái)判斷。文獻(xiàn)2 (Funke W. J. Oil Colour Chem. Assoc. [J]. 1979, 62: 63)把水蒸氣的透過(guò)分為3個(gè)階段, 第一階段是微觀分子滲透,既Fick擴(kuò)散過(guò)程,第二階段是擴(kuò)散平衡階段;第三階段 宏觀滲透。自早期滲透至宏觀滲透存在一過(guò)渡期,根據(jù)過(guò)渡期的長(zhǎng)短可對(duì)涂層的耐 蝕性能進(jìn)行考核。
離子滲透試驗(yàn)是評(píng)價(jià)涂膜對(duì)腐蝕性離子的阻擋屏蔽作用,水蒸氣透過(guò)性能是評(píng) 價(jià)涂膜對(duì)水的阻擋屏蔽作用,而在涂膜的使用過(guò)程中,水和腐蝕性離子是同時(shí)對(duì)涂 膜作用的,單一的涂膜的離子滲透或者水蒸氣透過(guò)性能試驗(yàn)不能很好的評(píng)價(jià)涂層抗 滲透性能。以往試驗(yàn)中涂膜的離子滲透以及水蒸氣透過(guò)性能是2個(gè)不同的測(cè)量裝置, 造成了試驗(yàn)成本的增高。并且試驗(yàn)大都局限于對(duì)新鮮涂膜的離子滲透以及水蒸氣透 過(guò)性能的測(cè)量,但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,涂層有一個(gè)老化的過(guò)程,因此研究新鮮涂 膜和老化涂膜的離子滲透以及水蒸氣透過(guò)性能都十分有必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是針對(duì)老化后涂膜的滲透試驗(yàn),涂膜柔韌性極差,從老化箱中取 出時(shí)極易造成人為破損問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種既能對(duì)涂膜的離子滲透進(jìn)行測(cè)定,改裝后也 能對(duì)涂膜的水蒸氣透過(guò)性能進(jìn)行測(cè)定的裝置,將涂膜固定在一個(gè)玻璃纖維透過(guò)網(wǎng)上, 放入老化箱老化,老化完成后直接取出做滲透試驗(yàn)。一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置,由有機(jī)玻璃滲透杯、密封
墊片、法蘭盤(pán)三部分組成。有機(jī)玻璃滲透杯包括平衡支架,有機(jī)玻璃筒,進(jìn)液口,
法蘭盤(pán)托。法蘭盤(pán)托在有機(jī)玻璃筒的頂部、進(jìn)液口在有機(jī)玻璃筒中部,平衡支架在
有機(jī)玻璃筒的底部。
密封墊片為圓環(huán)狀耐油橡膠片,在密封墊片圓環(huán)上開(kāi)有墊片孔。 法蘭盤(pán)為圓環(huán)狀有機(jī)玻璃板,在法蘭盤(pán)圓環(huán)上開(kāi)有螺紋孔。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置用于涂膜離子滲透性能的測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置由兩個(gè)有機(jī)玻璃
滲透杯和密封墊片組裝而成。其中一個(gè)有機(jī)玻璃滲透杯的進(jìn)液口的作用就成了取液
口,涂膜離子滲透試驗(yàn)是將制備好的涂膜和密封墊片用不銹鋼螺栓嚴(yán)密固定在裝置
中間。裝置左邊盛3. 5%NaCl溶液,右邊盛蒸餾水。實(shí)驗(yàn)裝置置于放入25'C生化培養(yǎng)
箱,調(diào)節(jié)滲透杯內(nèi)外濕度差為80朋。用分光光度計(jì)通過(guò)定期測(cè)試蒸餾水中氯離子濃
度的變化,定量研究氯離子在涂膜中的擴(kuò)散傳輸行為。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置用于涂膜水蒸氣透過(guò)性能測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置由有機(jī)玻璃滲
透杯、密封墊片和法蘭盤(pán)組裝而成。實(shí)驗(yàn)時(shí)量取50ml的去離子水放入有機(jī)玻璃滲透
杯中,將篩選好的涂膜放在盛水的滲透杯的杯口上,放上密封墊片和法蘭盤(pán),用不
銹鋼螺栓擰緊密封。將裝置放入25'C生化培養(yǎng)箱,調(diào)節(jié)滲透杯內(nèi)外濕度差為80RH,
每隔24小時(shí)稱(chēng)重一次,直至失重達(dá)到恒定,用公式計(jì)算涂層的滲水率滲水率=平
衡滲水量/ (面積X時(shí)間X膜厚)。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,既能對(duì)涂膜的離子滲透進(jìn)行測(cè)定,改
裝后也能對(duì)涂膜的水蒸氣透過(guò)性能進(jìn)行測(cè)定,解決現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中老化后涂膜的滲透
試驗(yàn),涂膜柔韌性差,從老化箱中取出時(shí)極易造成的人為破損問(wèn)題。


圖1是涂膜水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置剖面圖,
圖2涂膜的離子滲透實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置剖面圖。圖中l(wèi).平衡支架2.有機(jī)玻璃筒3.
進(jìn)液口 4.法蘭盤(pán)托5.密封墊片6.墊片孔7.法蘭盤(pán)8.螺紋孔9.取液口 。 圖3是B/BH涂膜體系氯離子透過(guò)量與時(shí)間關(guān)系曲線
圖4是不同厚度BH涂膜水蒸氣透過(guò)量與時(shí)間關(guān)系曲線
圖5是不同厚度FH涂膜水蒸氣透過(guò)量與時(shí)間關(guān)系曲線 圖6是不同老化周期BH涂膜水蒸氣透過(guò)量與時(shí)間關(guān)系曲線 圖7是不同老化周期FH涂膜水蒸氣透過(guò)量與時(shí)間關(guān)系曲線具體實(shí)施方式
一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置,由有機(jī)玻璃滲透杯、密封 墊片6、法蘭盤(pán)8三部分組成。
有機(jī)玻璃滲透杯包括平衡支架2,有機(jī)玻璃筒3,進(jìn)液口4,法蘭盤(pán)托5。有機(jī)玻 璃筒3為公稱(chēng)內(nèi)徑D=60mm,公稱(chēng)外徑D=70mm,高度H=40mm;有機(jī)玻璃筒3的頂部為 法蘭盤(pán)8;有機(jī)玻璃筒的底部為平衡支架l,平衡支架為邊長(zhǎng)為100mm的正方形有機(jī) 玻璃板;在距離平衡支架25mm處是一個(gè)公稱(chēng)內(nèi)徑D=10mm,公稱(chēng)外徑D=14mm長(zhǎng)度為 20mm的有機(jī)玻璃管進(jìn)液口 4。
密封墊片6為公稱(chēng)內(nèi)徑為0=62誦,公稱(chēng)外徑D=96mm,厚度為1.5鵬的圓環(huán)狀耐 油橡膠片,在密封墊片6圓環(huán)上直徑為80mm的圓周上等分6個(gè)點(diǎn)處分別制取直徑4mm 的墊片孔7。
法蘭盤(pán)8為公稱(chēng)內(nèi)徑為D=60mm,公稱(chēng)外徑》100咖,厚度為10mm的圓環(huán)狀有機(jī) 玻璃板,在法蘭盤(pán)8圓環(huán)上直徑為80mm的圓周上等分6個(gè)點(diǎn)處分別鉆取直徑3mm的 螺紋孔。
采用上述裝置,對(duì)丙烯酸聚氨酯面漆環(huán)氧底漆涂膜體系和氟碳面漆環(huán)氧底漆涂 膜體系進(jìn)行離子滲透試驗(yàn)和水蒸氣透過(guò)試驗(yàn)。
丙烯酸聚氨酯面漆環(huán)氧底漆涂膜體系標(biāo)記為BH,丙烯酸聚氨酯面漆涂膜體系標(biāo) 記為B,將篩選好的兩種體系的涂膜進(jìn)行離子滲透試驗(yàn),圖3為朋/B涂膜體系氯離 子滲過(guò)量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線,B為180um, BH為210iim,由圖可見(jiàn),膜厚為180 y m的丙烯酸聚氨酯單層面漆在48 h滲氯離子濃度達(dá)到早期動(dòng)態(tài)平衡,之后至120 h 溶液中氯離子濃度基本沒(méi)有發(fā)生變化,至144h溶液中氯離子的濃度突然呈線性增加 趨勢(shì);膜厚為210 u m的丙烯酸聚氨酯雙層涂膜在96h滲氯離子濃度達(dá)到早期動(dòng)態(tài)平 衡,之后至168h溶液中氯離子濃度基本沒(méi)有發(fā)生變化,至192h溶液中氯離子的濃度 突然呈線性增加趨勢(shì)。
由此可見(jiàn),滲透初期,氯離子主要在漆膜兩側(cè)濃差作用下,沿著涂層中的毛細(xì)微 孔透過(guò)涂層,并迅速達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡階段;在該階段,涂層的物理孔隙結(jié)構(gòu)、化學(xué)分 子結(jié)構(gòu)均沒(méi)有發(fā)生變化,達(dá)到某一臨界點(diǎn)后,透過(guò)涂層的氯離子濃度呈線性增加趨 勢(shì),在該階段,涂層性能發(fā)生劣化,導(dǎo)致涂層內(nèi)的孔隙率增加、孔隙結(jié)構(gòu)增大,氯 離子在涂層中的傳輸速度明顯加快,涂層耐腐蝕性離子滲透性能顯著降低。雙層涂 膜與單層面漆比較,涂層中毛細(xì)微孔連續(xù)貫通的機(jī)率降低,溶液中氯離子濃度保持平衡的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng),涂層的平衡透氯離子濃度降低。
丙烯酸聚氨酯面漆環(huán)氧底漆涂膜體系標(biāo)記為BH,氟碳面漆環(huán)氧底漆涂膜體系標(biāo) 記為FH,將篩選好的兩種體系的涂膜進(jìn)行水蒸氣透過(guò)試驗(yàn),圖4為不同厚度的朋涂膜 體系的水蒸氣透過(guò)量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線,BHl為180um, BH2為200um,由圖可 見(jiàn),BH1較薄,其水蒸氣透過(guò)量比BH2的大。圖5為不同厚度的FH涂膜體系的水蒸氣透 過(guò)量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線,F(xiàn)Hl為190iim, FH2為210iim,由圖可見(jiàn),F(xiàn)H1較薄,其 水蒸氣透過(guò)量比FH2的大,這個(gè)與圖2的試驗(yàn)結(jié)果一致。即較厚的涂膜的水蒸氣透過(guò) 量比較薄涂層的小,涂層滲水量達(dá)到飽和時(shí),飽和滲水量隨膜厚的增加而減少。
由此可見(jiàn)涂膜越厚,水蒸氣滲入的路徑就越長(zhǎng),相同時(shí)間間隔內(nèi)涂層的滲水量
減少,涂層內(nèi)毛細(xì)通道完全拓寬的時(shí)間增加,從而涂層達(dá)到飽和滲水量的過(guò)渡期相
對(duì)延長(zhǎng);另外膜厚的增加使得涂層中的缺陷小孔減少,導(dǎo)通路徑減少,阻礙了水蒸
氣的滲入,降低了涂層的飽和滲水量,所以涂層的抗?jié)B透性能隨膜厚的增加而增加。 圖6為BH涂膜體系的新鮮涂層與紫外老化1天、2天以及4天后涂層的水蒸氣
透過(guò)量的變化規(guī)律曲線,由圖可見(jiàn),老化后涂層的水蒸氣透過(guò)量明顯增大,隨老化
時(shí)間的延長(zhǎng)涂膜的水蒸氣透過(guò)量也在逐漸增大。圖7為FH涂膜體系的新鮮涂層與紫
外老化1天、2天以及4天后涂層的水蒸氣透過(guò)量的變化規(guī)律曲線,與圖6的試驗(yàn)結(jié)
果一致,即涂膜隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)水蒸氣透過(guò)量也在逐漸增大,達(dá)到飽和滲水量也
在增大。
權(quán)利要求1.一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置,其特征是由有機(jī)玻璃滲透杯、密封墊片(5)、法蘭盤(pán)(7)三部分組成;有機(jī)玻璃滲透杯包括平衡支架(1)、有機(jī)玻璃筒(2)、進(jìn)液口(3)和法蘭盤(pán)托(4);法蘭盤(pán)托(4)在有機(jī)玻璃筒(2)的頂部、進(jìn)液口(3)在有機(jī)玻璃筒中部,平衡支架(1)在有機(jī)玻璃筒的底部;密封墊片(5)為圓環(huán)狀耐油橡膠片,在密封墊片圓環(huán)上開(kāi)有墊片孔(6);法蘭盤(pán)(7)為圓環(huán)狀有機(jī)玻璃板,在法蘭盤(pán)圓環(huán)上開(kāi)有螺紋孔(8)。
2. 如權(quán)利要求1所述一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置,其特征是當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置用于涂膜離子滲透性能的測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置由兩個(gè)有機(jī)玻璃滲透杯和密封墊片組裝而成。
3.如權(quán)利要求1所述一種涂膜離子滲透及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置,其特征是當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置用于涂膜水蒸氣透過(guò)性能測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置由有機(jī)玻璃滲透杯、密封墊片和法蘭盤(pán)組裝而成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于有機(jī)材料涂層的防護(hù)性能測(cè)量領(lǐng)域,涉及一種用于涂膜離子滲透以及水蒸氣透過(guò)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置。其特征是由有機(jī)玻璃滲透杯、密封墊片(5)、法蘭盤(pán)(7)三部分組成;有機(jī)玻璃滲透杯包括平衡支架(1),有機(jī)玻璃筒(2),進(jìn)液口(3),法蘭盤(pán)托(4);法蘭盤(pán)(7)在有機(jī)玻璃筒(2)的頂部、進(jìn)液口(3)在有機(jī)玻璃筒中部,平衡支架(1)在有機(jī)玻璃筒的底部;密封墊片(5)為圓環(huán)狀耐油橡膠片,在密封墊片圓環(huán)上開(kāi)有墊片孔(6);法蘭盤(pán)(7)為圓環(huán)狀有機(jī)玻璃板,在法蘭盤(pán)圓環(huán)上開(kāi)有螺紋孔(8)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,既能對(duì)涂膜的離子滲透進(jìn)行測(cè)定,改裝后也能對(duì)涂膜的水蒸氣透過(guò)性能進(jìn)行測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N15/08GK201378138SQ200820124519
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者李曉剛, 李迎超, 杜翠女, 彤 程, 潔 董, 瑾 高 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)
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