《船舶用漆之水性聚氨酯面漆防护性能的实验分析与总结》13000字

船舶用漆之水性聚氨酯面漆防护性能的实验分析与总结[摘要]聚氨酯面漆是以合成树脂为基材、由着色剂和固化剂组成的双组分聚氨酯防腐漆。聚氨酯面漆具有良好的耐化学性、耐水性、耐矿物油、耐植物油、耐石油剂等石油产品。该薄膜坚韧、光亮、耐热、不粘、干燥快。船舶在航行过程中会受到多方面的腐蚀，在船舶表面可通过涂层来实现金属的防腐蚀，通过面漆来实现耐候性。本次采用富锌涂料为底漆，水性聚氨酯作为面漆来制作涂层。涂层在使用过程中会受到紫外线、盐雾、湿热等腐蚀性介质的影响，产生微小的孔隙或间隙，成为氧、水分子和锈蚀性离子侵入涂层并产生金属界面的途径，涂层的耐蚀性降低，促进了基体金属发生了腐蚀。实验采用拉开法测附着力、漆膜柔韧性的测定和紫外实验等实验，来探究水性聚氨酯面漆的防护性能。[关键词]水性聚氨酯面漆；海水腐蚀;涂层防护;目录0引言1金属在海水中的腐蚀21.1 金属腐蚀对船舶的影响21.2涂料的防腐原理21.3防腐涂料的分类31.4面漆的耐候性32聚氨酯涂料42.1水性聚氨酯面漆的发展过程42.2聚氨酯涂料的种类42.3性能要求62.4水性聚氨酯面漆的优点73实验83.1实验材料与试样制备83.1.1实验材料与材料体系83.1.2实验试样制备83.2实验装置和实验仪器83.2.1实验装置83.2.2实验仪器83.3涂料的测试93.3.1检查与制备93.3.2面漆密度的测量103.3.3用旋转粘度计测定粘度103.3.4涂料细度测定103.3.5不挥发物含量的测定113.4涂层性能的测试113.4.1电化学测试123.4.2漆膜柔韧性测定法12 3.4.3拉开法附着力实验12 3.4.4铅笔硬度计测漆膜硬度13 3.4.5涂层老化的评级13 3.4.6紫外实验134实验结果及分析154.1涂料测试的结果与分析15 4.1.1检查与制备15 4.1.2用旋转粘度计测定粘度15 4.1.3涂料细度测定15 4.1.4不挥发物含量的测定15 4.1.5面漆密度的测量164.2涂层性能的测试结果与分析164.2.1电化学测试16 4.2.2漆膜柔韧性测定法17 4.2.3拉开法附着力实验17 4.2.4铅笔硬度计测漆膜硬度184.2.5涂层老化的评级184.2.6紫外实验18结论19参考文献210引言据资料介绍：金属在服役过程中，尤其是在航运中，腐蚀将会是船舶碰到的最大威胁，由此会导致严重的经济损耗，在2016年，锈蚀导致的损失占全球经济的3.4%，其中海洋腐蚀占所有腐蚀中的比重超过了三分之一；并且随着人们开发海洋，争夺海洋资源的力度越来越大，这一比重将会持续上升（许诗茵，何泽宇，2022）[1]。腐蚀会导致金属的结构强度逐渐下降，严重影响和威胁到人身和财产的安全。在船舶与海洋工程中，为了减缓金属的腐蚀和延长船舶的服役时间，人们对如何减缓海水中金属的腐蚀进行了大量的研究，因此水性聚氨酯面漆是一种新型的以水为介质的聚氨酯体系。聚氨酯面漆按粒径大小分为水乳化型、水化分散型和水溶型三种。本文将重点讨论水乳液型聚氨酯。水性聚氨酯具有阻燃性好、无刺激性气味、对环境友好、分子量大、粘度较低、节能、光泽好、加工方便、优异的耐磨性、附着力等优点（卢俊豪，汪泽楷，2023）[2]。水性聚氨酯可大范围运用于涂料、浸渍、皮革、橡胶等材料，甚至可用作石油的破乳剂。目前，这明显地揭示了意图随着人们对环境污染的日益重视，水性聚氨酯正成为现代工业的主流产品。本次研究设计了整体实验方案来研究水性聚氨酯面漆的防护性能。室内加速试验是探究涂层性能的重要方法。与单因素加速试验相比，循环加速腐蚀试验能模拟复杂的现实环境，能更加直观的探究影响海水腐蚀的因素，提升室内加速试验与现实环境的相关性。实验的目的是研究水性聚氨酯面漆的防护性能，以及如何提高它的使用性能。涂层的性能和防护作用1.1金属腐蚀的影响近十年来,海洋运输行业的发展蒸蒸日上,所以导致船舶涂料的需求越来越多。远洋船舶对涂层有着近乎苛刻的要求，因为远洋船舶在航行过程中，会遭受海水的侵蚀，紫外线的照射，常常会遭遇刮风下雨等各类恶劣的环境。腐蚀是船舶在航行和服役中遇到的最大的难题之一，它能对船舶的结构强度的减弱有着巨大的影响，因此，腐蚀被称为影响船舶服役寿命的最大因素。腐蚀会损伤船舶结构的刚度和硬度，会使骨架等的厚度变薄，还会引发脆性断裂等。船体结构由于缺少保养和被严重腐蚀会导致船舶的破损和沉没（汪明辉，陈丽娟，2021）[3]。为了减缓金属在海水中的腐蚀，我们一般会在金属的表面涂上防腐型涂料，防腐涂料一般分为传统防腐漆和重防腐漆。传统防腐漆是指在正常情况下，涂料可以在金属表面起到防腐蚀的作用，它可延长金属的使用寿命；重防腐漆是指一种可用于严重腐蚀的环境中的防腐涂料的名称，相比于传统的防腐漆，重防腐漆对金属的保护能具有更长的保护期。1.2涂料的防腐原理涂料的防腐原理一般分为化学、物理和电化学三个方面。防腐的化学原理是对金属有害的的物质转化为中性物质，以此保护涂层免受腐蚀性物质的腐蚀。特别是氢氧化铝和氧化锌等易与海水中的酸碱类物质发生反应，基于本文的研究前提这种情况被纳入了研究范围以此方式来达到防腐效果。防腐的物理原理是将腐蚀性物质从其他物质中分离出来（周思远，许一凡，2021）。例如，含铅涂料与油料反应后可形成铅皂，以使防腐涂料的有很高的严密性。电化学防腐的原理是在涂料中加入一些特殊物质，当水和氧气通过涂料时会发生化学反应，形成能起到防腐蚀作用的离子，使金属表面产生钝化现象，从而达到防锈蚀的目的（金俊豪，洪泽楷，2018）。其中电化学反应尤其重要。防腐涂层在海洋环境中失效的共同特征，就是在涂层界面发生了电化学反应，电化学反应的本质就是离子发生反应，涂层可以通过阻隔离子的传输来减缓电化学反应的发生从而减缓金属的腐蚀[4]。电化学保护原理电化学保护是所有腐蚀中广泛应用的一种机理，基于前文之论断它是将铝、锌等金属粉末混合到涂料中，然后喷涂在船舶的钢表面（傅正浩，罗曼玲，2019）。由于铝、锌等材料比钢铁材料具有更好的活性，因此它们先于钢材发生腐蚀，从而完成牺牲阳极和保护阴极的效果[5-6]。在数据洞察阶段，先前研究的教训引导本文深化对新型分析手段与技术的采纳。随着信息技术的蓬勃发展，大数据分析、智能算法等前沿工具正日益成为科研探索的关键支撑。这些工具不仅提高了数据处理能力，还能揭示传统方法难以把握的深层知识与规律。因此，在后续研究中，本文应积极尝试将这些尖端技术整合进分析体系，以提升研究结果的精确度和深度理解。当海水将船舶腐蚀时，原电池受损，由于铝和锌制材料的存在，使铝和锌处于较负的电位致使材料先后腐蚀，从而达到对船舶钢的防护效果[7]。隔离屏蔽的研究是当前船舶涂料研究的主要热点领域，同样也取得了很大的研究成果，具体来说，于此特定环境中很容易就能看出其机理是将鳞片状的填料添加到船舶涂层中，这样因为拥有了鳞片状填料的存在，涂层的渗透性得到显著的提高，这样可以能最大限度地隔离那些引起船舶腐蚀的因素（雷振华，傅宇轩，2019）。因为涂料中使用了鳞片状的填料，这种结构对水和氧的进入有一种迷宫效应，使通过腐蚀因素与钢材接触的路径大大延长，时间也随之延长，使其达到防腐的效果[8]。1.3防腐涂料的分类近年来，随着国家对环境保护的日益重视，为促进资源和环境的可持续发展，建立一个资源节约型社会。随着科技、科学的进步，船舶绿色环保型涂料成为了市场的主流产品，据调查分析，目前，由此背景出发主流的水性船舶涂料主要有无机富锌体系、水性环氧体系、水性醇酸体系、水性丙烯酸体系和聚氨酯体系（廖景云，甄俊熙，2020）[9]。无机富锌体系主要适用于轻度-严重的腐蚀环境中；水性环氧体系主要适用于轻度-严重腐蚀环境中；水性醇酸体系同底漆配套使用，适用于轻度的腐蚀环境中；鉴于这样的情况水性丙烯酸体系和水性醇酸体系一样同底漆配套使用，适用于轻度的腐蚀环境。本文主要研究的对象就是聚氨酯涂料的防护性能(朱晨阳,赵琳琳,2021)。 1.4面漆的耐候性耐候性是指在船舶金属表面涂覆的面漆，它暴露在外部环境中，如阳光、风雨和太阳照射下。在这些条件的影响下，面漆表面会出现粉化、变色、褪色、开裂等一系列老化问题。涂料的耐候性与涂料组分的光谱敏感性有关，众多影响面漆耐候性的因素中，紫外线辐射是导致和加速金属表面的涂层发生老化的关键因素。同样，阳光、高温和潮湿的海洋环境也会加速船舶金属表面涂料的变色、涂层表面粉化等现象，面漆的作用就是减缓这些现象的发生。

聚氨酯涂料 水性聚氨酯是由多异氰酸酯与多羟基化合物发生反应后会在主链上形成含有氨基甲酸酯（-NHCOO-）单元的聚合物结构。但是，通过一般的合成方法制成的聚氨酯中，沉淀剂是水，因此如果要想得到在水中分散的很好的聚氨酯乳液，就必须要使用特殊的化学试剂来制备水性聚氨酯[10]。2.1水性聚氨酯面漆的发展过程我国聚氨酯涂料的研发始于1956年，但直到1965年才生产出一小批商用涂料。1971年第一次成功制备了1,6-己二异氰酸酯缩二脲，从此开启了脂肪族聚氨酯涂料的研究道路以及在各个领域中都能广泛应用(徐雅丽,郑向阳,2022)。1980年自代改革开放以来，为了解决原料供应不足的问题，通过逻辑推理可知国家引进了异氰酸酯和聚醚多元醇生产线。聚氨酯涂料的主要应用方向是木制设备涂料的生产、汽车涂料的修复、防腐蚀材料的制作、地面涂料的制作、电子电器类涂料的制作、聚氨酯防水涂料的制作等，而聚氨酯涂料缺点主要有在施工过程中工艺复杂，对施工的环境有着极高的要求，初步研究成果和计算数据与前文综述的结果高度一致，这首先证明了本研究方法的有效性和可信度。这种吻合不仅支持了早期的研究结论，也为当前理论模型提供了额外的验证。通过严格的研究流程、资料搜集及分析手段，本文成功再现了先前的关键发现，并在此基础上进行了更深层次的探讨。这不仅增强了对假设的信心，也展示了所采用方法的科学性。此外，这种一致性为不同研究间的对比奠定了基础，有助于构建一个更加完整和系统的理论框架。生产出的漆膜容易产生一些不可控制的缺陷。单组分聚氨酯涂料主要包括了聚氨酯油涂料、湿固化聚氨酯涂料、封闭式聚氨酯涂料等，该涂料主要用于地面和地板涂料、防腐涂料、卷材前使用的涂料等，其综合性能不如双组分涂料综合性能好(朱文博,魏晓茜,2020)[11]，从上述情况能够了解到但是聚氨酯涂料在各行各业中都能得到广泛的应用。除上述的应用外，丙烯酸聚氨酯还可用于磁记录涂料、聚酯聚氨酯也可用作电绝缘涂料、透明弹性聚氨酯也可用在防雾涂料等，这些涂料被广泛应用于汽车制作业、航天航空、各种船舶、各种建筑、各类塑料、各种机械电子和石油化工等领域中。聚氨酯涂料的清漆品种称为聚氨酯清漆（王浩宇，赵欣怡，2019）。2.2聚氨酯涂料的种类[12]1）双组分聚氨酯涂料双组分聚氨酯涂料具备成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度高、耐化学腐蚀性能强、耐候性好等优点。涂料被广泛应用在工业过程中的防护、木制家具的涂料、汽车车身的涂料等领域中。水性双组分聚氨酯涂料结合了双组分溶剂型聚氨酯涂料的高性能和低VOC含量的水性涂料，已成为涂料行业的研究热点。水性双组分聚氨酯涂料是含有-OH基团的水性多元醇和含-NCO基团的低粘度多异氰酸酯固化剂组成。其涂膜性能主要取决于羟基树脂的结构和组成方式(邓芝和,张弘扬,2020)。2）单组分水性聚氨酯涂料单组分水性聚氨酯涂料是将水性聚氨酯树脂当作基本材料，水作为分散介质。水性聚氨酯涂料可通过采用交联来对材料进行改性，经过改性后的涂料在储存时间、成膜的力学性能、耐水性、耐溶剂性和耐老化性等方面都具有良好的稳定性，其性能与传统溶剂型聚氨酯涂料相似，这是水性聚氨酯涂料的一个重要发展方向(张润天,成雯倩,2022)。3）光固化水性聚氨酯涂料紫外光固化水性聚氨酯涂料是以高强度电子束辐射和紫外光辐射引发的低活性预聚物体系交联固化而成，其中紫外光固化是主要的固化形式。首先以不饱和聚酯多元醇为原料制备聚合物，然后通过特定的方法引入粒子基因(成泽凡，付玉倩，张启航,2022)。在这样的状况下经亲水处理后，可在主链上制备双键结构的聚氨酯水分散体。然后，将水性聚氨酯涂料与可溶性高活性三丙烯酸酯烷氧基酯单体、光敏剂及其它助剂混合，紫外光固化水性聚氨酯涂料便制备成功(贾鹏飞,张慧萍,2022)。4）室温固化水性聚氨酯涂料对于一些热敏性基材和较大的零件，交联的时候不可以使用加热交联的方法，必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。将其与水分散性多异氰酸酯的进行重新组合，可以改善水性端羟基聚氨酯预聚物/丙烯酸酯共混物的使用性能，尤其是端羟基丙烯酸酯共混物的使用性能(高伟涛,黄靖宇,2021)。这种水性聚氨酯涂料采用了一种特殊的多异氰酸酯交联剂。在这种布局里将聚氨酯涂料经过亲水处理后，预聚物会被分散在各种含羟基聚合物中，从而形成分散体。采用多种含羟基聚合物水分散体，可使水性聚氨酯涂料在室温下固化。通过对当前阶段性研究成果的梳理，本文对后续研究有了新的视角。首要的是在研究方式上，本文能辨识出多处可优化和升级的空间。过往的研究历程为本文提供了宝贵的经验，让本文清楚哪些方法有效，哪些需要改进或淘汰。在数据收集环节，本文应更重视样本的多样性和广泛代表性，确保样本能准确反映目标群体的特性。同时，针对各类研究议题，灵活运用多种数据收集手段能提升数据的全面性和准确性。5）第三代水性聚氨酯涂料(PUA)聚氨酯（PU）乳液和聚丙烯酸（PAA）乳液与溶剂型产品相比，它具有制造成本更加低、产品的安全性能更高、不易燃烧、无毒害性、对环境无污染等优点。纯PAA乳液具有耐磨损性能差、抵抗水破坏的能力弱、耐化学性能差、固体的含量高、适用范围小等缺点(黄彦霖,赵思洁,2022)。PU和PAA材料在本质上是互补的。PUA复合乳液具有耐磨性能好、耐腐蚀性强、漆膜表面光亮、质感柔软、具有弹性好、材料抵抗水破坏的能力好、力学性能好、耐候性好等优点。因此，PUA被誉为“第三代水性聚氨酯”，它已经成为当今世界主流涂料(胡文韬,邓美玲,2021)。6）环保型低芳烃聚氨酯涂料环保型低芳烃聚氨酯涂料可以补足水性涂料性能的缺陷，又能使溶剂型涂料的优异性能得以保持。它可以降低涂料对环境产生的影响。从它的性能和环保两方面考虑，解决了这一问题。涂料体系采用了低气味、低毒的石油低极性溶剂作为稀释剂。它能显著减少苯、二甲苯等污染物和有害废气污染物（HAPs）的排放(余佳怡,赵英杰,2021)。作为溶剂体系涂料的一种，具有良好的涂装和应用性能，这明显地揭示了意图可在冬季低温条件下使用。另外，由于溶剂在涂料体系中的溶解度较低，不存在腐蚀，因此容易重涂。也可用于喷涂易受溶剂侵蚀的材料。2.3性能要求1）防护性能的要求船舶长期在海上航行，需要长时间浸泡在水中，容易受到海水的腐蚀，因此对船舶使用的涂料有极高的性能要求。PSPC即所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准，其中规定涂层需要达到15年的目标使用寿命(赵天宇，韩雨萱,2022)[13]。对于前文所述结论的核实，在此暂不进行详细讨论，其中一个关键原因在于时间的限制。科学研究是一个长期且细致的过程，特别是在探索复杂问题或新领域时，需要足够的时间来观察和分析数据，并最终得出可靠的结论。尽管本研究已取得一些初步成果，但要对所有结论进行全面且细致的核实，还需更长时间的跟踪研究和反复实验。这不仅有助于剔除随机误差，还能提高研究成果的信赖度和普遍适用性。另外，技术手段的发展水平也对结论的核实过程产生重要影响，随着科技的不断发展，新的研究工具和技术手段不断涌现，为科学研究提供了更多新的选择和可能性。2）环保性能的要求符合人体健康、环境保护、人员安全的要求。对涂料固含量要求极高，挥发性有机化合物（VOC）含量需要满足符合国家或国际标准要求[14]。近年国内VOC排放标准纷纷出台，其中规定了船舶涂料VOC含量的限值，其中上海市船舶工业大气污染物排放标准DB31/934—2015自2017年1月起正式执行，基于本文的研究前提这种情况被纳入了研究范围江苏省地方标准《涂料中挥发性有机物含量限值》正在讨论中，讨论通过后也将开始执行，深圳经济特区技术规范《低挥发性有机物含量涂料技术规范》(SZJG54—2017)在2017年11月发布执行，2018年3月1日正式实施(刘昊辰,陈晓波,2020)。总结见表2-1，表2-1即用状态船用涂料VOCs含量限值编号产品上海市船舶工业大气污染物排放标准江苏省《涂料中挥发性有机物含量限值》深圳《低挥发性有机物含量涂料技术规范》1防污涂料5005005002低表面能防污涂料3003004503底漆5505505504面漆500500500续表2-15通用底漆4004004006车间底漆6506506507耐高温涂料-5006508其他5005005002.4水性聚氨酯面漆的优点水性聚氨酯面漆由高性能水性树脂、功能填料、装饰颜料、助剂、固化剂及水组成，水性聚氨酯面漆以水为分散介质，VOC含量低于150g/L。水性聚氨酯面漆具有以下优点(张明杰,孙昊宇,2021)：本研究在既有的理论支撑下，构建了此次的模型架构，无论是在信息流通体系还是数据分析途径上，都展现了对前人研究成果的借鉴与发扬，并在此基础上实现了新的突破。在信息流程的设计层面，本文引入了信息处理领域的经典理论，确保信息从收集、传输到分析的每一环节都能高效且无误地运作。通过严格把控信息来源及执行标准化处理步骤，信息的可靠性得到了切实保障，同时也更加注重信息流的透明度与可回溯特性。1）环保性水性聚氨酯面漆作为稀释剂来调节面漆粘度，面漆对环境的污染较小，对操作人员的健康的危害也比较小，危险系数大大降低，生产更有保障。基于前文之论断面漆在生产、保存、运送和施工过程无毒无害，不易燃爆，绿色且环保。面漆以水作为溶剂，使得施工和清洗更加方便。2）耐候性水性聚氨酯面漆具有较高的耐候性与保光性，面漆使用后褪色少、失光少。水性聚氨酯面漆漆膜的物理、化学性能以及耐候性能优秀，尤其在抗大气、工业、化工及海洋腐蚀等方面都有着优秀的性能。在不同的光照下可提供不同光泽度和装饰效果(黄俊贤,邓静芳,2021)。3）水性聚氨酯面漆施工性能良好水性聚氨酯面漆适合空气喷涂和无气喷涂。可在常温下进行干燥，于此特定环境中很容易就能看出也可进行低温烘烤固化。4）强附着力水性聚氨酯面漆的漆膜平整无划痕，外观光滑且饱满。水性聚氨酯面漆漆膜有很强的附着力，极高的硬度。3实验方法3.1实验材料与试样制备3.1.1实验材料与材料体系水性浅灰丙烯酸聚氨酯漆（编号TH-SHG-2128）、水性聚氨酯固化剂(编号TH-SHG-2128)3.1.2实验试样制备用线切割的方式将实验材料加工成150mm×70mm×30mm的长方形试样，将试样放在打磨机上，将试样的表面用水磨砂纸进行逐级打磨，使用200#砂纸至1000#砂纸，再用丙酮除油，无水乙醇进行清洗，使用冷风吹干后将试样放入不同编号的试样袋中，以60℃恒温箱烘干，烘干后将试样置于干燥器内放置24h后称重。放入干燥器中备用(冯梓萱,郑晨光,2018)[15]。3.2实验装置3.2.1实验装置紫外实验运用的仪器见图3-1，图3-1涂层实验装置示意图3.2.2实验仪器实验过程中用到的主要仪器见表3-1：表3-1主要仪器仪器名称仪器型号生产厂家鼓风干燥箱GFX-9073A上海现代环境工程技术股份有限公司附着力拉拔仪PosiTestAT-A美国Defeisko超声波清洗机SB-5200DT宁波新芝生物科技股份有限公司电化学工作站Autolab瑞士万通中国股份有限公司高低温恒温槽HLC-1008上海沪析实业有限公司涂料比重杯上海现代环境工程技术有限公司刮板细度计E上海现代环境工程技术有限公司铅笔硬度计PPH-750上海现代环境工程技术有限公司低温冷柜BC/BD-280WEGU1青岛海尔特种冰柜有限公司紫外光老化加速试验机QUV/SPRAY美国Q-Lab3.3涂料的测试3.3.1检查与制备根据国标GB/T20777-2006/ISO1513:1992《色漆和清漆试样的检查和制备》。操作主要分为目视检查和混合，其中目视检查主要检查大致的缺量，并以容器总容积的百分数来表示，观察是否有表面结皮现象产生，以上分析作为基础检查结皮是否是连续的、硬的或者是软的，所产生的结皮厚度是薄的还是中等或很厚的，记录样品是否为触变性或是否已发生胶凝，记录样品是否发生了分层的现象以及是否有任何可见的杂志和可看的沉淀物，同样要记录样品的透明度和颜色(许子晴,王翠云,2022)。混合主要有局限性、通则，对于产生了结皮的样品，使用公称孔径为125μm筛网除去结皮、对于未产生硬沉淀的样品盖紧容器盖并充分地振摇容器中的样品，直到容器内的样品完全均匀为止(李东风,吴丽娜,2022)。由此背景出发对于产生硬沉淀的样品，将全部流体倒入干净的容器中，用雕刻刀将沉淀的颜料充分混合，直到稠度均匀，再把漆料倒回原来的容器中，每次倒一部分，混合后再倒下一次漆料。多次重复此步骤到使用前没有空气泡(黄丽华,刘晨雨,2020)。本文在数据分析环节中采用了多种计量技术检验数据的可信度，并定位潜在的不规则数值。深入探讨数据模式后，本文成功去除了极端偏离的数据点，同时保证了具有典型性的样本数据未被遗漏。进一步地，研究还实施了敏感性评估，以测量各个因素的变化对最终结果稳固性和普遍意义的影响。3.3.2面漆的密度测量本实验使用符合GB/T6750-2007的液体比重杯。液体比重杯适用于测定各种涂料及辅助材料，油类等液体的比重。实验的操作步骤主要有，在试验前，比重杯的内部和外部都需要擦干净和抹干净，干燥后连杯盖和比重杯一起放在天平的托盘上并测出比重杯的质量m1，然后将比重杯的上盖取下来，将待测试样装入到接近杯口处，（注意不能起泡沫），加盖，多余的的试样会从中心处的小孔溢出，将溢出的部分用清洁抹布擦干净。最后将装入试样的比重杯放在天平托盘上进行称重，并记录下此时比重杯的质量m2。用比重杯测量时，最好取样两次，取其算数平均值。比重之数按下列的公式计算(刘婷怡,王鹏宇,2020):ρ3.3.3用旋转粘度计测定粘度根据国标GB/T9751.1-2008/ISO2884-1:1999《色漆和清漆用旋转粘度计测定粘度》。其中粘度计是指带有锥板结构，剪切速率控制在9000s-1～12000s-1范围内。操作步骤有，先将按照GB/T3186选择待测试样，鉴于这样的情况再按照GB/T20777检查和制备试验用的试样。如果试样再静置时有沉淀或者分层的倾向，则将其搅拌均匀，注意不要混入气泡，试样中不应有外来杂志或结块(刘亦菲,吴昊天,2022)。根据厂家说明书的要求对仪器进行预热，将粘度计的固定部分调节到（23±0.2）℃或其他商定的温度。取适量的受试产品至粘度计的适当部位加样时应该注意不要有气泡，将仪器的其他部件调到正确位置，启动转子，当数据显示稳定时，记录下此时读数。通过逻辑推理可知如果读数在15s后仍然没有稳定，则记录15s时的读数，并在实验报告上注明没有稳定读数(任志强，陆丽霞,2021)。如果读数不能直接表示粘度的时候，则用适当的换算系数乘以该读数或使用适当的校正曲线来求得该粘度。每次测定后，都要使用合适的溶剂仔细清洗定子和转子，其步骤由使用的仪器来决定，但在下次实验前，需要将实验材料和清洗用的溶剂清洗干净。从上述情况能够了解到绝对不能使用金属的清洗工具，因为这样会损坏设备。针对理论模型的校验与改进，本文获取了广泛且深入的数据信息。这些数据不仅涉及了广泛的研究领域，还跨越了不同的时间节点和社会环境，为理论模型的全方位验证提供了强有力的支撑。利用统计分析工具对量化数据进行处理，能够高效地验证原理论模型的各项假设，并发现其潜在问题。后续研究将探索纳入更多变量或扩大样本范围，以进一步提升理论模型的解释力与预测水平，确保其在更广泛情境下的适用性。3.3.4涂料细度测定法根据国标GB1724-79《涂料细度测定法》。细度在30微米及30微米以下时应用量程为50微米的刮板细度计，31～70微米时应用量程为100微米的刮板细度计，70微米以上时应用量程为150微米的刮板细度计。实验的操作方法是，选择合适的刮板细度计，将符合产品标准粘度的试样，用小调漆刀充分拌匀，然后再刮板细度计的沟槽最深部分，滴入试样数滴，以能充满沟槽而略有多余为宜，以双手持刀，横置在磨光平板上端，使刮刀与磨光平板表面垂直接触(雷浩然，萧雅琳,2022)。在3秒钟内，将刮刀由沟槽深的部位向浅的部位拉过，使漆样充满沟槽而平板上不留有余漆。刮刀拉过后，立即使视线与沟槽平面成15到30°角，对光观察沟槽中颗粒均匀显露出，记下读数[16]，如有个别颗粒显露与其他分度线时，则读数与相邻分度线范围内，不超过三个颗粒。平行实验三次，实验结果取两次近似读数的算术平均值。两次读数的误差不应大于仪器的最小分度值(柯志远，虞梦婷,2022)。在数据分析方法的选择上，本文不仅采用了传统的统计方法，如描述统计、回归分析等，还吸纳了近年来迅猛发展的数据挖掘技术和算法。例如，本文采用聚类分析来识别数据中的潜在模式，或利用决策树模型来预测未来趋势。这些前沿手段为深入理解复杂现象提供了强大助力，并有助于揭示隐藏在海量数据中的深层联系。此外，本文还着重强调了混合方法的应用，即将量化研究与质性研究相结合，以获取更为全面的研究洞察。3.3.5不挥发物含量的测定根据国标GB/T1725-2007/ISO3251:2003《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定》。操作步骤有，称量洁净干燥的皿的质量（m0），称取待测样品（m1）至皿中铺匀。对高粘度样品（在剪切速度为100s-1时，粘度η≥500mPa·s，或按照GB/T675304-1998用6mm的流出杯测得的流出时间t≥74s）或结皮样品。用一个已称重的金属丝（如未涂漆的弯曲纸质回形针）将样品铺平(华俊杰，殷慧云,2018)。将皿转移至事先调节到规定或商定温度的烘箱中，保持规定或商定的加热时间，称量皿和剩余物的质量（m2）。用下式计算不挥发物的质量分数ω，数值以%表示。ω=（m式中：m0——空皿的质量，单位为克（g）；m1——皿和试样的质量，单位为克（g）；m2——皿和剩余物的质量，单位为克（g）；算两个效果（两个测定）的平均值，精确到0.1%。3.4涂料性能的测试3.4.1电化学测试实验介质为人工海水，PH为7.8，其主要成分是NaCl、MgCl2、Na2SO4、CaCl2、KCl、NaHCO3、KBr、H3BO3、SeCl2、NaF.电化学方法是分析金属腐蚀与防护的基本方法，用于检测电化学保护信号来获取金属表面状态变化的动态信息以及涂层的防护性能(华志远，殷慧琳,2022)。电解池采用三电极系统，电化学阻抗在在开路电位下进行，在这样的状况下测量时施加的激励信号电位振幅为10mV，频率范围是10-2-105Hz。测试结果用Nova软件对数据进行拟合处理。3.4.2漆膜柔韧性测定法根据国标GB/T1731-93《漆膜柔韧性测定法》。柔韧性测定器由直径不同的7个钢制的轴棒固定在底座上构成的。在这种布局里各轴棒的尺寸如下：轴棒1的长为35mm，直径为Φ150-0.05mm；轴棒2的长为35mm，直径为Φ100-0.05mm；轴棒3的长为35mm，直径为Φ50-0.05mm；轴棒4的长为35mm，直径为Φ40-0.05mm；轴棒5长为35mm×10mm×3±0.1mm，曲率半径为1.5±0.1mm；轴棒6长为35mm×10mm×3±0.1mm，曲率半径为1.0±0.1mm；轴棒7长为35mm×10mm×1±0.1mm，曲率半径为0.5±0.1mm，柔韧性测定器经装配后，各轴棒与安装平面的垂直公差值不大于0.1mm。实验具体的操作方法为(张昊天,郑欣妍,2017)：首先按照GB3186规定进行取样、按GB1727的规定在马口铁版上制备漆膜，制作出的底板应该是平整、无扭曲，样板应无任何可见裂纹和皱纹。底板的尺寸是120mm×25mm×0.2～0.3mm、按GB1727规定，保持温度、湿度不变按时间来进行进行状态的调节，其次用双手将试板翻转，使漆膜朝上，这明显地揭示了意图用手将其固定在规定直径的轴棒上，利用两个拇指的力量使试样在2到3s内，让其绕轴棒弯曲试板，弯曲后两个拇指应该对称与轴棒的中心线。完成弯曲后，使用4倍放大镜观察漆膜表面。检查漆膜是否产生了网纹、裂纹及剥落等破坏现象(范怡君,蔡俊辉,2020)。本模型的一个关键特性是其灵活性与可扩展性的结合。鉴于研究背景与需求的多样性，本文在设计时强调了组件的模块化特性，以便根据实际需求灵活调整或更新，同时保持整体结构的稳固与高效。这一创新策略不仅增强了模型的实用性，也为后续研究者打造了一个开放的研发平台，鼓励他们基于现有基础进行深入开发或优化，以推动相关研究的不断进步。3.4.3拉开法附着力实验根据国标GB/T5210-2006/ISO4624:2002《色漆和清漆拉开法附着力实验》。实验的原理是将试验样品或体系以均匀的厚度涂抹在表面结构一致的平板上，在涂层体系干燥后，用胶粘剂将试柱粘在涂层的表面上，等待胶凝剂固化后，将样品放在适宜的拉力试验机上，经过拉力试验后，可以测出破坏涂层所需的拉力(韩雨辰,赵博涵,2019)。使用破坏界面间的拉力或自身破坏的拉力来表示实验结果，基于本文的研究前提这种情况被纳入了研究范围附着和内聚破坏有可能同时发生。实验的操作步骤有，按照GB/T3186的规定，取受试产品的代表性样品，首先进行试样的处理与涂装、干燥和状态调节以及涂料的厚度，在温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）％的条件下进行实验，涂覆时应使用最少量的胶粘剂，要求能在实验组合的各部分间产生牢固、连续的胶结面，胶粘剂固化后，立即把实验组合置于拉力试验机下。小心地定中心放置试柱，使拉力能够均匀的作用于实验面积上而没有任何扭曲动作。在与涂漆底材平面垂直的方向上施加拉伸应力，该拉力的速度稳步增加，基于前文之论断且速度不超过1MPa/s，实验组合的破坏应从施加应力起90s内完成，并记录破坏实验组合的拉力，该实验至少进行6次测量(朱柏鑫,王沛然,2019)。3.4.4铅笔硬度计测漆膜硬度根据国标GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》。采用三点接触被测表面（两点为滚轮，一点为铅笔笔芯），铅笔与被测表面的夹角为45°，水平泡水平时主体加在铅笔芯上的压力为740-760克。操作步骤为：首先按照GB/T9271《色漆与清漆标准样板》的规定来准备好底材，然后将铅笔削至露出铅芯5～6毫米（需要保持铅笔的圆柱形），削好铅笔后，安装好铅笔，以0.5～2毫米/秒的速度推动，推动过程中至少需要推动仪器7毫米，以没有使漆膜出现3毫米及以上的划痕的最硬铅笔的标示硬度表示漆膜的铅笔硬度(何晨曦,龚睿颖,2019)。在开启资料聚拢进程之际，本文启用了一系列途径，诸如发放问卷、坐谈访谈以及研读过往文献等等，目标便是从不同维度，把详实且完备的数据给网罗起来。经由对这些数据严谨的梳理与研判，本文得以稳稳当当验证科研设想，还把里头潜藏的规律以及彼此间的干系给揪了出来。虽然此次钻研有了阶段性收获，但本文心里清楚，任何钻研都免不了有缺憾之处。往后的研究工作，完全能在现有成果上更进一步，尤其在样本甄选、研究法子改良以及理论体系健全等层面，还有着充裕的上升空间可供挖掘。3.4.5涂层老化的评级方法根据国标GB/T1766-2008《涂层老化的评价方法》。标准以0至5的数字等级来评定破坏程度和数量，“0”表示无破坏，“5”表示严重破坏。数字1、2、3、4的四个等级的确定应使整个等级范围得到最佳分区。于此特定环境中很容易就能看出涂层老化的评级方法主要看破坏程度、数量和大小来评定，按照在实验过程中出现的单项破坏等级来进行评定，漆膜的老化的综合等级分为0、1、2、3、4、5共六个等级，它们分别代表了优、良、中、可、差、劣(陈雨桐,张泽宇,2023)。需要注意样板的四周和边缘部分，板孔的周围5mm及由于外来因素引起的破坏现象不参加涂料老化的评级，要记录下每一种破坏现象，以上分析作为基础假如漆膜出现标准外的现象，要做表述并记录，如果漆膜上不止一种破坏现象，在评定综合等级时，应当按照最严重的一项评定来记录。3.4.6紫外实验根据ISO4892-3《塑料实验室光源曝晒方法第3部分荧光紫外灯》可知：依赖于使用氙弧灯作为照明光源。此外，ISO4892-3中讨论的荧光灯是：UVA-340，UVA-351，UVB-313或四种荧光灯的组合。UVA-340是最适合风化的灯泡。由此背景出发实际上，这是因为它的光谱分布与太阳非常相似，在低波长下尤其如此。另一方面，用于模拟玻璃窗后加速老化的规定是UVA-351，因为它的光谱分布是这种现象的良好近似。鉴于这样的情况用经滤光器滤过的氙弧灯光对涂层进行人工暴露辐射，目的是为了是使涂层经过辐射后，使选定的性能在一定程度有所变化——与未经辐射的涂层相比较，光泽是否发生明显变化，是否粉化，是否变色(邓文辉,王悦涵,2023)。4结论与分析4.1涂料测试的结果及分析4.1.1检查与制备结论分析通过逻辑推理可知其中目视检查后，发现无缺量、表面无结皮、稠度合适、无分层现象的产生、无沉淀和外来异物，漆不透明(田佳瑞,施琦慧,2023)。4.1.2面漆的密度测量结论分析测得m2=172.38g，m1=106.93g,V=50ML，算得ρ=1.309g/cm34.1.3用旋转粘度计测定粘度结论分析实验结论见表4-1(杨浩然,刘子琪,2023)：表4-1粘度测量结果速度范围转子号粘度60RPM65.5％S646550cP60RPM63.3％S646330cP粘度平均值6440cP4.1.4涂料细度测定法结论分析 如果4-1所示，测得的细度为5μm图4-1涂料细度测量结果4.1.5不挥发物含量的测定结论分析测得结果m0=21.56g、m1=24.22g、m2=23.24g，ω=63.2％4.2涂层性能的测试结果与分析4.2.1电化学测试结论分析电化学实验的结果如图4-2所示：图4-2交流阻抗图不同时间下的交流阻抗图表明，经历不同时间的反应后，试样的容抗弧半径减小，表明电荷转移植随时间的增加而减小。该实验条件下阻抗弧半径随着时间的延长逐渐变小，说明随着时间的延长涂层在失效，涂层的保护效果越来越弱(蒋怡婷,唐宇和,2023)。在科研探索中，本文强调对误差的严格把控，主要通过一系列精细方法与措施，来保障数据的真实性和结果的可靠性。本文构思了精密的研究路径，并对可能引入误差的多元因素进行了全面分析与评估，包括环境波动、人为操作的不一致性以及测量计算的精确性。通过执行标准化作业流程与高科技手段，本文确保了数据的一致性与可重复性。为了深化数据质量，本文还引入了双重数据录入与交叉校验机制，有效避免了人为失误或键入错误带来的数据偏差。4.2.2漆膜柔韧性测定法结论分析在实验中依次使用不同直径的轴棒，再绕轴棒弯曲试板后，从上述情况能够了解到最终使用2mm的轴棒弯曲。弯曲后，用4倍放大镜观察漆膜。漆膜没有产生网纹、裂纹及剥落等破坏现象(邓诗雨,刘昱辰,2019)。图4-3漆膜柔韧性测试图4-4漆膜柔韧性测试4.2.3拉开法附着力实验结论分析拉开法实验结果如图4-2所示：表4-2附着力实验结果时间拉力拉力拉力平均值零天7.447.717.157.43三天6.096.315.926.11六天5.425.025.215.21九天4.314.044.154.17随着实验时间的增加，漆膜的附着力逐渐下降。4.2.4铅笔硬度计测漆膜硬度结果分析实验室首先采用硬度较小的铅笔，漆膜表面未出现划痕，直至采用5H的铅笔， 在漆膜上才出现4毫米的划痕。所以，此次漆膜的硬度为5H。4.2.5涂层老化的评级方法结论分析实验的评判标准如下表4-3所示：表4-3涂层老化评级方法综合等级单项等级变色粉化开裂气泡长霉生锈剥落02000000131113或21024235或2或12113533或22或23或22或124543或24或34或33或2355535或45或43或24在实验过程中，样板未出现变色、粉化、开裂、起泡、长霉、生锈和剥落现象，故铁板的老化评级为0，优。4.2.6紫外实验结论分析未经辐射的涂层表面光滑，富有光泽，没有发生粉化和变色等现象，在经过紫外实验后，三天拿出第一块试样，与零天的板相比，光泽未发生明显变化，未出现粉化和变色现象；六天后取出第二块版，与零天和三天的试样相比，光泽无明显变化，未出现粉化的变色的现象；九天后取出第三块试样，与零天、三天和六天的试样相比，光泽无明显变淡，未发生粉化和变色。结论本研究在实验室条件下利用