抗沖蝕重防腐涂層制備及在跨海大橋防眩板上的防護(hù)應(yīng)用

徐小梅 黃 櫓

杭州本創(chuàng)科技有限公司 浙江杭州 310000

1 跨海大橋防眩板腐蝕背景

防眩板是為解決對向車燈眩光，安裝在高速公路中央分隔帶上的一種交通安全產(chǎn)品，一般采用金屬碳鋼材質(zhì)，通過涂裝防腐涂料提高防眩板的防護(hù)壽命，并起到交通警示色效果。在高速路的跨海大橋路段，防眩板不僅遭受海洋大氣腐蝕，同時跨海大橋的常年橫風(fēng)會對防眩板產(chǎn)生持續(xù)沖蝕磨損，極大縮短防眩板的服役壽命。本單位對浙江省舟山市高速路段金塘大橋腐蝕調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該路段的防眩板在服役兩年后，防眩板表面已出現(xiàn)明顯漆膜脫落、鼓泡和腐蝕跡象，見圖1。說明在海洋大氣沖蝕磨損環(huán)境中，防眩板表面防護(hù)涂層在短時間內(nèi)出現(xiàn)腐蝕破壞，只有提高防眩板表面涂層的抗沖蝕性能，才是延長防眩板服役壽命的有效途徑。

2 抗沖蝕重防腐涂層制備及性能評價

沖蝕磨損是基材表面經(jīng)具有一定角度和速度的流體或夾帶有磨礪性固體顆粒的流體沖刷后，引起基材表面腐蝕破壞的現(xiàn)象[1-2]。相對于單一腐蝕和磨損，沖蝕磨損接觸面的相對運動會直接磨耗材料，而且破壞基材表面吸附的保護(hù)膜，使暴露基材表面不斷與液相介質(zhì)接觸而加速腐蝕，形成腐蝕與磨損的耦合效應(yīng)[3-4]。因此，沖蝕磨損不僅是材料腐蝕和磨損損傷的簡單疊加，還是腐蝕、磨損及其交互作用造成材料的損失顯著加成，詳見圖2。

本單位根據(jù)防眩板在海洋大氣沖蝕磨損失效過快的難題，開發(fā)了一種新型防眩板防護(hù)用抗沖蝕重防腐復(fù)合涂層，具體包括環(huán)氧石墨烯防腐底漆、高固體石墨烯阻隔中間漆和聚氨酯抗沖蝕耐候面漆，各涂層的基本性能分別見表1、表2和表3，復(fù)合涂層的耐鹽霧性能超過3000h。通過防腐涂料與抗沖蝕耐候面漆的配套使用，以期延長防眩板在高速跨海大橋路段的服役壽命。

表1 環(huán)氧石墨烯防腐底漆性能參數(shù)

表2 環(huán)氧石墨烯高固體中間漆性能參數(shù)

表3 抗沖蝕聚氨酯面漆性能參數(shù)

通過對比試驗來評價自制抗沖蝕耐候面漆的抗沖蝕性能，在碳鋼上采用兩種涂層配套，配套①：環(huán)氧石墨烯防腐底漆(80μm)+市售聚氨酯耐候面漆(40μm)(購自寧波大達(dá)化學(xué)有限公司)；配套②：環(huán)氧石墨烯防腐底漆(80μm)+自制抗沖蝕耐候面漆(40μm)，漆膜總厚度均為120μm。在噴砂試驗機中進(jìn)行抗沖蝕性能評價，技術(shù)參數(shù)：空氣壓力為0.6MPa，石英砂磨料細(xì)度300目，噴嘴與樣板的距離25cm，沖蝕角為90°，下沙量為90g/min，沖蝕時間30s后的照片見圖3。由圖3可知，市售聚氨酯耐候面漆在沖蝕區(qū)域已經(jīng)脫落，露出紅色底漆，沖蝕后的膜厚減小到60μm；而研制的抗沖蝕涂層沖蝕區(qū)域僅僅顏色變深，漆膜厚度無變化，膜厚為120μm，沖蝕試驗說明研制抗沖蝕涂層具有良好的抗沖蝕防護(hù)效果。同時采用GB/T 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的測定旋轉(zhuǎn)橡膠砂輪法》標(biāo)準(zhǔn)，對研制抗沖蝕耐候面漆的耐磨性能進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過1000g/500r后，其質(zhì)量損失僅為23mg，而市售聚氨酯耐候面漆的質(zhì)量損失為128mg。

3 防眩板的示范工程應(yīng)用及性能評價

設(shè)計防眩板抗沖蝕耐候面漆顏色草綠色，起到警示效果。按照表4的涂裝方案對防眩板進(jìn)行涂裝，采用無氣噴涂方式進(jìn)行涂裝，現(xiàn)場涂裝效果見圖4，涂裝時間為2021年4月，每道涂層施工完畢后進(jìn)行漆膜外觀、干膜厚度和附著力測試，現(xiàn)場檢測涂層性能結(jié)果表明，復(fù)合涂層在防眩板表面施工性能良好，漆膜附著力達(dá)到0級。

自制抗沖蝕重防腐涂層在跨海大橋防眩板上服役25個月后，對涂層防護(hù)和老化性能進(jìn)行現(xiàn)場評價，發(fā)現(xiàn)抗沖蝕面漆漆膜完整，無起泡、無剝落以及無腐蝕跡象，百格附著力為0級。采用光度計對面漆服役25個月后變色性能進(jìn)行測試，其ΔE<1.0，變色等級為0級?？箾_蝕重防腐涂層在跨海大橋防眩板上服役25個月后，復(fù)合涂層防護(hù)測試評價綜合等級見表5，其綜合防護(hù)等級為0級，根據(jù)漆膜老化等級、膜厚和附著力等綜合指標(biāo)分析，預(yù)測研制的抗沖蝕重防腐涂層在跨海大橋上對防眩板的防護(hù)壽命可達(dá)6年以上[6]。

表5 涂裝25個月后抗沖蝕重防腐涂層防護(hù)測試評價綜合等級

4 結(jié)論

(1)本文研制一種新型跨海大橋防眩板防護(hù)用抗沖蝕重防腐涂層，實驗室評價復(fù)合涂層的耐鹽霧≥3000h，耐老化性能≥2000h，耐磨損性能為23mg(1000g/500r)。

(2)將自制抗沖蝕重防腐涂層涂裝到防眩板上，服役25個月后，其綜合防護(hù)等級為0級，預(yù)測其防護(hù)壽命可達(dá)6年以上。