聚合物表面空间环境防护涂层热应力分析方法研究进展

柔性聚合物材料作为航天器表面用关键材料,易受到空间环境的协同损伤,在其表面制备防护涂层是实现长期服役的重要技术。但由于常用防护涂层与基体间的性能差异,涂层易因应力出现开裂和剥落,因此应力分析对于材料的设计和优化非常重要。对于涂层应力的分析方法,主要可以分为基于试验测量以及基于数值仿真的有限元分析方法两类。梳理目前常见的试验测量方法,分析有损法和无损法试验测量的应用,整理归纳基于数值仿真的有限元分析方法的原理以及相关应用,比较不同方法的优缺点,总结其局限性以及应用前景。不同应力测试分析方法在材料的服役寿命和失效形式预测中发挥了重要作用,但传统的机械有损测量方法难对应力情况进行实时监测,近年来发展起来的无损法也存在一定的应用局限性,有限元模拟具有实时、全面的应力测量优点,但是与实际涂层模型具有一定的差距。基于目前试验方法与有限元仿真各自的局限性,提出将有限元仿真与试验表征结合成为进一步指导涂层设计的有效方法,有望有效预测涂层失效机制,优化涂层材料制备工艺,开发具有低应力结构的涂层材料,为聚合物表面用关键涂层材料的轻量化发展和长期可靠服役提供技术支撑。

SK高耐候水泥基防护材料性能试验研究

根据西北高寒地区水工混凝土建筑物表面防护要求,对新型SK高耐候水泥基防护材料进行了试验研究。为验证其耐候、附着、抗冻等关键性能,引入了市面常见的乙烯基酯防腐涂层和水泥基柔性防水涂层等同类防护涂料作为对比材料,分别进行了标准环境、高温海水浸泡、热氧老化、紫外光老化、低温环境下等不同条件的涂层力学性能测试、拉拔试验和冻融循环测试,并进行了结果分析。结果表明:SK高耐候水泥基防护材料与市面同类材料相比,综合耐候性能优异,附着性能突出,抗冻性能较传统聚合物水泥基材料有明显提升,适用于寒冷地区水工混凝土建筑物表层防护。

PEDOT:PSS改性锌粉对冷涂锌涂层防护性能的影响

采用聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)对锌粉进行表面改性,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的浸泡试验和扫描电子显微镜分析结果显示改性后锌粉腐蚀减弱,扫描振动电极技术测试(SVET)结果显示腐蚀电流密度下降一个数量级,锌粉的耐蚀性得到提高。通过盐雾试验和电化学阻抗谱测试表征了锌粉改性对涂层防护性能的影响,发现改性后涂层表层锌粉消耗降低,腐蚀产物减少,且涂层的阴极保护作用时间延长20%。PEDOT:PSS提高了涂层表层中锌粉的耐蚀性和强化了涂层内部阴极保护作用。