船舶用漆之水性聚氨酯面漆防護性能的實驗分析與總結[摘要]聚氨酯面漆是以合成樹脂為基材、由著色劑和固化劑組成的雙組分聚氨酯防腐漆。聚氨酯面漆具有良好的耐化學性、耐水性、耐礦物油、耐植物油、耐石油劑等石油產品。該薄膜堅韌、光亮、耐熱、不粘、干燥快。船舶在航行過程中會受到多方面的腐蝕，在船舶表面可通過涂層來實現金屬的防腐蝕，通過面漆來實現耐候性。本次采用富鋅涂料為底漆，水性聚氨酯作為面漆來制作涂層。涂層在使用過程中會受到紫外線、鹽霧、濕熱等腐蝕性介質的影響，產生微小的孔隙或間隙，成為氧、水分子和銹蝕性離子侵入涂層并產生金屬界面的途徑，涂層的耐蝕性降低，促進了基體金屬發生了腐蝕。實驗采用拉開法測附著力、漆膜柔韌性的測定和紫外實驗等實驗，來探究水性聚氨酯面漆的防護性能。[關鍵詞]水性聚氨酯面漆；海水腐蝕;涂層防護;目錄0引言1金屬在海水中的腐蝕21.1 金屬腐蝕對船舶的影響21.2涂料的防腐原理21.3防腐涂料的分類31.4面漆的耐候性32聚氨酯涂料42.1水性聚氨酯面漆的發展過程42.2聚氨酯涂料的種類42.3性能要求62.4水性聚氨酯面漆的優點73實驗83.1實驗材料與試樣制備83.1.1實驗材料與材料體系83.1.2實驗試樣制備83.2實驗裝置和實驗儀器83.2.1實驗裝置83.2.2實驗儀器83.3涂料的測試93.3.1檢查與制備93.3.2面漆密度的測量103.3.3用旋轉粘度計測定粘度103.3.4涂料細度測定103.3.5不揮發物含量的測定113.4涂層性能的測試113.4.1電化學測試123.4.2漆膜柔韌性測定法12 3.4.3拉開法附著力實驗12 3.4.4鉛筆硬度計測漆膜硬度13 3.4.5涂層老化的評級13 3.4.6紫外實驗134實驗結果及分析154.1涂料測試的結果與分析15 4.1.1檢查與制備15 4.1.2用旋轉粘度計測定粘度15 4.1.3涂料細度測定15 4.1.4不揮發物含量的測定15 4.1.5面漆密度的測量164.2涂層性能的測試結果與分析164.2.1電化學測試16 4.2.2漆膜柔韌性測定法17 4.2.3拉開法附著力實驗17 4.2.4鉛筆硬度計測漆膜硬度184.2.5涂層老化的評級184.2.6紫外實驗18結論19參考文獻210引言據資料介紹：金屬在服役過程中，尤其是在航運中，腐蝕將會是船舶碰到的最大威脅，由此會導致嚴重的經濟損耗，在2016年，銹蝕導致的損失占全球經濟的3.4%，其中海洋腐蝕占所有腐蝕中的比重超過了三分之一；并且隨著人們開發海洋，爭奪海洋資源的力度越來越大，這一比重將會持續上升（許詩茵，何澤宇，2022）[1]。腐蝕會導致金屬的結構強度逐漸下降，嚴重影響和威脅到人身和財產的安全。在船舶與海洋工程中，為了減緩金屬的腐蝕和延長船舶的服役時間，人們對如何減緩海水中金屬的腐蝕進行了大量的研究，因此水性聚氨酯面漆是一種新型的以水為介質的聚氨酯體系。聚氨酯面漆按粒徑大小分為水乳化型、水化分散型和水溶型三種。本文將重點討論水乳液型聚氨酯。水性聚氨酯具有阻燃性好、無刺激性氣味、對環境友好、分子量大、粘度較低、節能、光澤好、加工方便、優異的耐磨性、附著力等優點（盧俊豪，汪澤楷，2023）[2]。水性聚氨酯可大范圍運用于涂料、浸漬、皮革、橡膠等材料，甚至可用作石油的破乳劑。目前，這明顯地揭示了意圖隨著人們對環境污染的日益重視，水性聚氨酯正成為現代工業的主流產品。本次研究設計了整體實驗方案來研究水性聚氨酯面漆的防護性能。室內加速試驗是探究涂層性能的重要方法。與單因素加速試驗相比，循環加速腐蝕試驗能模擬復雜的現實環境，能更加直觀的探究影響海水腐蝕的因素，提升室內加速試驗與現實環境的相關性。實驗的目的是研究水性聚氨酯面漆的防護性能，以及如何提高它的使用性能。涂層的性能和防護作用1.1金屬腐蝕的影響近十年來,海洋運輸行業的發展蒸蒸日上,所以導致船舶涂料的需求越來越多。遠洋船舶對涂層有著近乎苛刻的要求，因為遠洋船舶在航行過程中，會遭受海水的侵蝕，紫外線的照射，常常會遭遇刮風下雨等各類惡劣的環境。腐蝕是船舶在航行和服役中遇到的最大的難題之一，它能對船舶的結構強度的減弱有著巨大的影響，因此，腐蝕被稱為影響船舶服役壽命的最大因素。腐蝕會損傷船舶結構的剛度和硬度，會使骨架等的厚度變薄，還會引發脆性斷裂等。船體結構由于缺少保養和被嚴重腐蝕會導致船舶的破損和沉沒（汪明輝，陳麗娟，2021）[3]。為了減緩金屬在海水中的腐蝕，我們一般會在金屬的表面涂上防腐型涂料，防腐涂料一般分為傳統防腐漆和重防腐漆。傳統防腐漆是指在正常情況下，涂料可以在金屬表面起到防腐蝕的作用，它可延長金屬的使用壽命；重防腐漆是指一種可用于嚴重腐蝕的環境中的防腐涂料的名稱，相比于傳統的防腐漆，重防腐漆對金屬的保護能具有更長的保護期。1.2涂料的防腐原理涂料的防腐原理一般分為化學、物理和電化學三個方面。防腐的化學原理是對金屬有害的的物質轉化為中性物質，以此保護涂層免受腐蝕性物質的腐蝕。特別是氫氧化鋁和氧化鋅等易與海水中的酸堿類物質發生反應，基于本文的研究前提這種情況被納入了研究范圍以此方式來達到防腐效果。防腐的物理原理是將腐蝕性物質從其他物質中分離出來（周思遠，許一凡，2021）。例如，含鉛涂料與油料反應后可形成鉛皂，以使防腐涂料的有很高的嚴密性。電化學防腐的原理是在涂料中加入一些特殊物質，當水和氧氣通過涂料時會發生化學反應，形成能起到防腐蝕作用的離子，使金屬表面產生鈍化現象，從而達到防銹蝕的目的（金俊豪，洪澤楷，2018）。其中電化學反應尤其重要。防腐涂層在海洋環境中失效的共同特征，就是在涂層界面發生了電化學反應，電化學反應的本質就是離子發生反應，涂層可以通過阻隔離子的傳輸來減緩電化學反應的發生從而減緩金屬的腐蝕[4]。電化學保護原理電化學保護是所有腐蝕中廣泛應用的一種機理，基于前文之論斷它是將鋁、鋅等金屬粉末混合到涂料中，然后噴涂在船舶的鋼表面（傅正浩，羅曼玲，2019）。由于鋁、鋅等材料比鋼鐵材料具有更好的活性，因此它們先于鋼材發生腐蝕，從而完成犧牲陽極和保護陰極的效果[5-6]。在數據洞察階段，先前研究的教訓引導本文深化對新型分析手段與技術的采納。隨著信息技術的蓬勃發展，大數據分析、智能算法等前沿工具正日益成為科研探索的關鍵支撐。這些工具不僅提高了數據處理能力，還能揭示傳統方法難以把握的深層知識與規律。因此，在后續研究中，本文應積極嘗試將這些尖端技術整合進分析體系，以提升研究結果的精確度和深度理解。當海水將船舶腐蝕時，原電池受損，由于鋁和鋅制材料的存在，使鋁和鋅處于較負的電位致使材料先后腐蝕，從而達到對船舶鋼的防護效果[7]。隔離屏蔽的研究是當前船舶涂料研究的主要熱點領域，同樣也取得了很大的研究成果，具體來說，于此特定環境中很容易就能看出其機理是將鱗片狀的填料添加到船舶涂層中，這樣因為擁有了鱗片狀填料的存在，涂層的滲透性得到顯著的提高，這樣可以能最大限度地隔離那些引起船舶腐蝕的因素（雷振華，傅宇軒，2019）。因為涂料中使用了鱗片狀的填料，這種結構對水和氧的進入有一種迷宮效應，使通過腐蝕因素與鋼材接觸的路徑大大延長，時間也隨之延長，使其達到防腐的效果[8]。1.3防腐涂料的分類近年來，隨著國家對環境保護的日益重視，為促進資源和環境的可持續發展，建立一個資源節約型社會。隨著科技、科學的進步，船舶綠色環保型涂料成為了市場的主流產品，據調查分析，目前，由此背景出發主流的水性船舶涂料主要有無機富鋅體系、水性環氧體系、水性醇酸體系、水性丙烯酸體系和聚氨酯體系（廖景云，甄俊熙，2020）[9]。無機富鋅體系主要適用于輕度-嚴重的腐蝕環境中；水性環氧體系主要適用于輕度-嚴重腐蝕環境中；水性醇酸體系同底漆配套使用，適用于輕度的腐蝕環境中；鑒于這樣的情況水性丙烯酸體系和水性醇酸體系一樣同底漆配套使用，適用于輕度的腐蝕環境。本文主要研究的對象就是聚氨酯涂料的防護性能(朱晨陽,趙琳琳,2021)。 1.4面漆的耐候性耐候性是指在船舶金屬表面涂覆的面漆，它暴露在外部環境中，如陽光、風雨和太陽照射下。在這些條件的影響下，面漆表面會出現粉化、變色、褪色、開裂等一系列老化問題。涂料的耐候性與涂料組分的光譜敏感性有關，眾多影響面漆耐候性的因素中，紫外線輻射是導致和加速金屬表面的涂層發生老化的關鍵因素。同樣，陽光、高溫和潮濕的海洋環境也會加速船舶金屬表面涂料的變色、涂層表面粉化等現象，面漆的作用就是減緩這些現象的發生。

聚氨酯涂料 水性聚氨酯是由多異氰酸酯與多羥基化合物發生反應后會在主鏈上形成含有氨基甲酸酯（-NHCOO-）單元的聚合物結構。但是，通過一般的合成方法制成的聚氨酯中，沉淀劑是水，因此如果要想得到在水中分散的很好的聚氨酯乳液，就必須要使用特殊的化學試劑來制備水性聚氨酯[10]。2.1水性聚氨酯面漆的發展過程我國聚氨酯涂料的研發始于1956年，但直到1965年才生產出一小批商用涂料。1971年第一次成功制備了1,6-己二異氰酸酯縮二脲，從此開啟了脂肪族聚氨酯涂料的研究道路以及在各個領域中都能廣泛應用(徐雅麗,鄭向陽,2022)。1980年自代改革開放以來，為了解決原料供應不足的問題，通過邏輯推理可知國家引進了異氰酸酯和聚醚多元醇生產線。聚氨酯涂料的主要應用方向是木制設備涂料的生產、汽車涂料的修復、防腐蝕材料的制作、地面涂料的制作、電子電器類涂料的制作、聚氨酯防水涂料的制作等，而聚氨酯涂料缺點主要有在施工過程中工藝復雜，對施工的環境有著極高的要求，初步研究成果和計算數據與前文綜述的結果高度一致，這首先證明了本研究方法的有效性和可信度。這種吻合不僅支持了早期的研究結論，也為當前理論模型提供了額外的驗證。通過嚴格的研究流程、資料搜集及分析手段，本文成功再現了先前的關鍵發現，并在此基礎上進行了更深層次的探討。這不僅增強了對假設的信心，也展示了所采用方法的科學性。此外，這種一致性為不同研究間的對比奠定了基礎，有助于構建一個更加完整和系統的理論框架。生產出的漆膜容易產生一些不可控制的缺陷。單組分聚氨酯涂料主要包括了聚氨酯油涂料、濕固化聚氨酯涂料、封閉式聚氨酯涂料等，該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，其綜合性能不如雙組分涂料綜合性能好(朱文博,魏曉茜,2020)[11]，從上述情況能夠了解到但是聚氨酯涂料在各行各業中都能得到廣泛的應用。除上述的應用外，丙烯酸聚氨酯還可用于磁記錄涂料、聚酯聚氨酯也可用作電絕緣涂料、透明彈性聚氨酯也可用在防霧涂料等，這些涂料被廣泛應用于汽車制作業、航天航空、各種船舶、各種建筑、各類塑料、各種機械電子和石油化工等領域中。聚氨酯涂料的清漆品種稱為聚氨酯清漆（王浩宇，趙欣怡，2019）。2.2聚氨酯涂料的種類[12]1）雙組分聚氨酯涂料雙組分聚氨酯涂料具備成膜溫度低、附著力強、耐磨性好、硬度高、耐化學腐蝕性能強、耐候性好等優點。涂料被廣泛應用在工業過程中的防護、木制家具的涂料、汽車車身的涂料等領域中。水性雙組分聚氨酯涂料結合了雙組分溶劑型聚氨酯涂料的高性能和低VOC含量的水性涂料，已成為涂料行業的研究熱點。水性雙組分聚氨酯涂料是含有-OH基團的水性多元醇和含-NCO基團的低粘度多異氰酸酯固化劑組成。其涂膜性能主要取決于羥基樹脂的結構和組成方式(鄧芝和,張弘揚,2020)。2）單組分水性聚氨酯涂料單組分水性聚氨酯涂料是將水性聚氨酯樹脂當作基本材料，水作為分散介質。水性聚氨酯涂料可通過采用交聯來對材料進行改性，經過改性后的涂料在儲存時間、成膜的力學性能、耐水性、耐溶劑性和耐老化性等方面都具有良好的穩定性，其性能與傳統溶劑型聚氨酯涂料相似，這是水性聚氨酯涂料的一個重要發展方向(張潤天,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強度電子束輻射和紫外光輻射引發的低活性預聚物體系交聯固化而成，其中紫外光固化是主要的固化形式。首先以不飽和聚酯多元醇為原料制備聚合物，然后通過特定的方法引入粒子基因(成澤凡，付玉倩，張啟航,2022)。在這樣的狀況下經親水處理后，可在主鏈上制備雙鍵結構的聚氨酯水分散體。然后，將水性聚氨酯涂料與可溶性高活性三丙烯酸酯烷氧基酯單體、光敏劑及其它助劑混合，紫外光固化水性聚氨酯涂料便制備成功(賈鵬飛,張慧萍,2022)。4）室溫固化水性聚氨酯涂料對于一些熱敏性基材和較大的零件，交聯的時候不可以使用加熱交聯的方法，必須采用室溫交聯的水性聚氨酯涂料。將其與水分散性多異氰酸酯的進行重新組合，可以改善水性端羥基聚氨酯預聚物/丙烯酸酯共混物的使用性能，尤其是端羥基丙烯酸酯共混物的使用性能(高偉濤,黃靖宇,2021)。這種水性聚氨酯涂料采用了一種特殊的多異氰酸酯交聯劑。在這種布局里將聚氨酯涂料經過親水處理后，預聚物會被分散在各種含羥基聚合物中，從而形成分散體。采用多種含羥基聚合物水分散體，可使水性聚氨酯涂料在室溫下固化。通過對當前階段性研究成果的梳理，本文對后續研究有了新的視角。首要的是在研究方式上，本文能辨識出多處可優化和升級的空間。過往的研究歷程為本文提供了寶貴的經驗，讓本文清楚哪些方法有效，哪些需要改進或淘汰。在數據收集環節，本文應更重視樣本的多樣性和廣泛代表性，確保樣本能準確反映目標群體的特性。同時，針對各類研究議題，靈活運用多種數據收集手段能提升數據的全面性和準確性。5）第三代水性聚氨酯涂料(PUA)聚氨酯（PU）乳液和聚丙烯酸（PAA）乳液與溶劑型產品相比，它具有制造成本更加低、產品的安全性能更高、不易燃燒、無毒害性、對環境無污染等優點。純PAA乳液具有耐磨損性能差、抵抗水破壞的能力弱、耐化學性能差、固體的含量高、適用范圍小等缺點(黃彥霖,趙思潔,2022)。PU和PAA材料在本質上是互補的。PUA復合乳液具有耐磨性能好、耐腐蝕性強、漆膜表面光亮、質感柔軟、具有彈性好、材料抵抗水破壞的能力好、力學性能好、耐候性好等優點。因此，PUA被譽為“第三代水性聚氨酯”，它已經成為當今世界主流涂料(胡文韜,鄧美玲,2021)。6）環保型低芳烴聚氨酯涂料環保型低芳烴聚氨酯涂料可以補足水性涂料性能的缺陷，又能使溶劑型涂料的優異性能得以保持。它可以降低涂料對環境產生的影響。從它的性能和環保兩方面考慮，解決了這一問題。涂料體系采用了低氣味、低毒的石油低極性溶劑作為稀釋劑。它能顯著減少苯、二甲苯等污染物和有害廢氣污染物（HAPs）的排放(余佳怡,趙英杰,2021)。作為溶劑體系涂料的一種，具有良好的涂裝和應用性能，這明顯地揭示了意圖可在冬季低溫條件下使用。另外，由于溶劑在涂料體系中的溶解度較低，不存在腐蝕，因此容易重涂。也可用于噴涂易受溶劑侵蝕的材料。2.3性能要求1）防護性能的要求船舶長期在海上航行，需要長時間浸泡在水中，容易受到海水的腐蝕，因此對船舶使用的涂料有極高的性能要求。PSPC即所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準，其中規定涂層需要達到15年的目標使用壽命(趙天宇，韓雨萱,2022)[13]。對于前文所述結論的核實，在此暫不進行詳細討論，其中一個關鍵原因在于時間的限制。科學研究是一個長期且細致的過程，特別是在探索復雜問題或新領域時，需要足夠的時間來觀察和分析數據，并最終得出可靠的結論。盡管本研究已取得一些初步成果，但要對所有結論進行全面且細致的核實，還需更長時間的跟蹤研究和反復實驗。這不僅有助于剔除隨機誤差，還能提高研究成果的信賴度和普遍適用性。另外，技術手段的發展水平也對結論的核實過程產生重要影響，隨著科技的不斷發展，新的研究工具和技術手段不斷涌現，為科學研究提供了更多新的選擇和可能性。2）環保性能的要求符合人體健康、環境保護、人員安全的要求。對涂料固含量要求極高，揮發性有機化合物（VOC）含量需要滿足符合國家或國際標準要求[14]。近年國內VOC排放標準紛紛出臺，其中規定了船舶涂料VOC含量的限值，其中上海市船舶工業大氣污染物排放標準DB31/934—2015自2017年1月起正式執行，基于本文的研究前提這種情況被納入了研究范圍江蘇省地方標準《涂料中揮發性有機物含量限值》正在討論中，討論通過后也將開始執行，深圳經濟特區技術規范《低揮發性有機物含量涂料技術規范》(SZJG54—2017)在2017年11月發布執行，2018年3月1日正式實施(劉昊辰,陳曉波,2020)。總結見表2-1，表2-1即用狀態船用涂料VOCs含量限值編號產品上海市船舶工業大氣污染物排放標準江蘇省《涂料中揮發性有機物含量限值》深圳《低揮發性有機物含量涂料技術規范》1防污涂料5005005002低表面能防污涂料3003004503底漆5505505504面漆500500500續表2-15通用底漆4004004006車間底漆6506506507耐高溫涂料-5006508其他5005005002.4水性聚氨酯面漆的優點水性聚氨酯面漆由高性能水性樹脂、功能填料、裝飾顏料、助劑、固化劑及水組成，水性聚氨酯面漆以水為分散介質，VOC含量低于150g/L。水性聚氨酯面漆具有以下優點(張明杰,孫昊宇,2021)：本研究在既有的理論支撐下，構建了此次的模型架構，無論是在信息流通體系還是數據分析途徑上，都展現了對前人研究成果的借鑒與發揚，并在此基礎上實現了新的突破。在信息流程的設計層面，本文引入了信息處理領域的經典理論，確保信息從收集、傳輸到分析的每一環節都能高效且無誤地運作。通過嚴格把控信息來源及執行標準化處理步驟，信息的可靠性得到了切實保障，同時也更加注重信息流的透明度與可回溯特性。1）環保性水性聚氨酯面漆作為稀釋劑來調節面漆粘度，面漆對環境的污染較小，對操作人員的健康的危害也比較小，危險系數大大降低，生產更有保障。基于前文之論斷面漆在生產、保存、運送和施工過程無毒無害，不易燃爆，綠色且環保。面漆以水作為溶劑，使得施工和清洗更加方便。2）耐候性水性聚氨酯面漆具有較高的耐候性與保光性，面漆使用后褪色少、失光少。水性聚氨酯面漆漆膜的物理、化學性能以及耐候性能優秀，尤其在抗大氣、工業、化工及海洋腐蝕等方面都有著優秀的性能。在不同的光照下可提供不同光澤度和裝飾效果(黃俊賢,鄧靜芳,2021)。3）水性聚氨酯面漆施工性能良好水性聚氨酯面漆適合空氣噴涂和無氣噴涂。可在常溫下進行干燥，于此特定環境中很容易就能看出也可進行低溫烘烤固化。4）強附著力水性聚氨酯面漆的漆膜平整無劃痕，外觀光滑且飽滿。水性聚氨酯面漆漆膜有很強的附著力，極高的硬度。3實驗方法3.1實驗材料與試樣制備3.1.1實驗材料與材料體系水性淺灰丙烯酸聚氨酯漆（編號TH-SHG-2128）、水性聚氨酯固化劑(編號TH-SHG-2128)3.1.2實驗試樣制備用線切割的方式將實驗材料加工成150mm×70mm×30mm的長方形試樣，將試樣放在打磨機上，將試樣的表面用水磨砂紙進行逐級打磨，使用200#砂紙至1000#砂紙，再用丙酮除油，無水乙醇進行清洗，使用冷風吹干后將試樣放入不同編號的試樣袋中，以60℃恒溫箱烘干，烘干后將試樣置于干燥器內放置24h后稱重。放入干燥器中備用(馮梓萱,鄭晨光,2018)[15]。3.2實驗裝置3.2.1實驗裝置紫外實驗運用的儀器見圖3-1，圖3-1涂層實驗裝置示意圖3.2.2實驗儀器實驗過程中用到的主要儀器見表3-1：表3-1主要儀器儀器名稱儀器型號生產廠家鼓風干燥箱GFX-9073A上海現代環境工程技術股份有限公司附著力拉拔儀PosiTestAT-A美國Defeisko超聲波清洗機SB-5200DT寧波新芝生物科技股份有限公司電化學工作站Autolab瑞士萬通中國股份有限公司高低溫恒溫槽HLC-1008上海滬析實業有限公司涂料比重杯上海現代環境工程技術有限公司刮板細度計E上海現代環境工程技術有限公司鉛筆硬度計PPH-750上海現代環境工程技術有限公司低溫冷柜BC/BD-280WEGU1青島海爾特種冰柜有限公司紫外光老化加速試驗機QUV/SPRAY美國Q-Lab3.3涂料的測試3.3.1檢查與制備根據國標GB/T20777-2006/ISO1513:1992《色漆和清漆試樣的檢查和制備》。操作主要分為目視檢查和混合，其中目視檢查主要檢查大致的缺量，并以容器總容積的百分數來表示，觀察是否有表面結皮現象產生，以上分析作為基礎檢查結皮是否是連續的、硬的或者是軟的，所產生的結皮厚度是薄的還是中等或很厚的，記錄樣品是否為觸變性或是否已發生膠凝，記錄樣品是否發生了分層的現象以及是否有任何可見的雜志和可看的沉淀物，同樣要記錄樣品的透明度和顏色(許子晴,王翠云,2022)。混合主要有局限性、通則，對于產生了結皮的樣品，使用公稱孔徑為125μm篩網除去結皮、對于未產生硬沉淀的樣品蓋緊容器蓋并充分地振搖容器中的樣品，直到容器內的樣品完全均勻為止(李東風,吳麗娜,2022)。由此背景出發對于產生硬沉淀的樣品，將全部流體倒入干凈的容器中，用雕刻刀將沉淀的顏料充分混合，直到稠度均勻，再把漆料倒回原來的容器中，每次倒一部分，混合后再倒下一次漆料。多次重復此步驟到使用前沒有空氣泡(黃麗華,劉晨雨,2020)。本文在數據分析環節中采用了多種計量技術檢驗數據的可信度，并定位潛在的不規則數值。深入探討數據模式后，本文成功去除了極端偏離的數據點，同時保證了具有典型性的樣本數據未被遺漏。進一步地，研究還實施了敏感性評估，以測量各個因素的變化對最終結果穩固性和普遍意義的影響。3.3.2面漆的密度測量本實驗使用符合GB/T6750-2007的液體比重杯。液體比重杯適用于測定各種涂料及輔助材料，油類等液體的比重。實驗的操作步驟主要有，在試驗前，比重杯的內部和外部都需要擦干凈和抹干凈，干燥后連杯蓋和比重杯一起放在天平的托盤上并測出比重杯的質量m1，然后將比重杯的上蓋取下來，將待測試樣裝入到接近杯口處，（注意不能起泡沫），加蓋，多余的的試樣會從中心處的小孔溢出，將溢出的部分用清潔抹布擦干凈。最后將裝入試樣的比重杯放在天平托盤上進行稱重，并記錄下此時比重杯的質量m2。用比重杯測量時，最好取樣兩次，取其算數平均值。比重之數按下列的公式計算(劉婷怡,王鵬宇,2020):ρ3.3.3用旋轉粘度計測定粘度根據國標GB/T9751.1-2008/ISO2884-1:1999《色漆和清漆用旋轉粘度計測定粘度》。其中粘度計是指帶有錐板結構，剪切速率控制在9000s-1～12000s-1范圍內。操作步驟有，先將按照GB/T3186選擇待測試樣，鑒于這樣的情況再按照GB/T20777檢查和制備試驗用的試樣。如果試樣再靜置時有沉淀或者分層的傾向，則將其攪拌均勻，注意不要混入氣泡，試樣中不應有外來雜志或結塊(劉亦菲,吳昊天,2022)。根據廠家說明書的要求對儀器進行預熱，將粘度計的固定部分調節到（23±0.2）℃或其他商定的溫度。取適量的受試產品至粘度計的適當部位加樣時應該注意不要有氣泡，將儀器的其他部件調到正確位置，啟動轉子，當數據顯示穩定時，記錄下此時讀數。通過邏輯推理可知如果讀數在15s后仍然沒有穩定，則記錄15s時的讀數，并在實驗報告上注明沒有穩定讀數(任志強，陸麗霞,2021)。如果讀數不能直接表示粘度的時候，則用適當的換算系數乘以該讀數或使用適當的校正曲線來求得該粘度。每次測定后，都要使用合適的溶劑仔細清洗定子和轉子，其步驟由使用的儀器來決定，但在下次實驗前，需要將實驗材料和清洗用的溶劑清洗干凈。從上述情況能夠了解到絕對不能使用金屬的清洗工具，因為這樣會損壞設備。針對理論模型的校驗與改進，本文獲取了廣泛且深入的數據信息。這些數據不僅涉及了廣泛的研究領域，還跨越了不同的時間節點和社會環境，為理論模型的全方位驗證提供了強有力的支撐。利用統計分析工具對量化數據進行處理，能夠高效地驗證原理論模型的各項假設，并發現其潛在問題。后續研究將探索納入更多變量或擴大樣本范圍，以進一步提升理論模型的解釋力與預測水平，確保其在更廣泛情境下的適用性。3.3.4涂料細度測定法根據國標GB1724-79《涂料細度測定法》。細度在30微米及30微米以下時應用量程為50微米的刮板細度計，31～70微米時應用量程為100微米的刮板細度計，70微米以上時應用量程為150微米的刮板細度計。實驗的操作方法是，選擇合適的刮板細度計，將符合產品標準粘度的試樣，用小調漆刀充分拌勻，然后再刮板細度計的溝槽最深部分，滴入試樣數滴，以能充滿溝槽而略有多余為宜，以雙手持刀，橫置在磨光平板上端，使刮刀與磨光平板表面垂直接觸(雷浩然，蕭雅琳,2022)。在3秒鐘內，將刮刀由溝槽深的部位向淺的部位拉過，使漆樣充滿溝槽而平板上不留有余漆。刮刀拉過后，立即使視線與溝槽平面成15到30°角，對光觀察溝槽中顆粒均勻顯露出，記下讀數[16]，如有個別顆粒顯露與其他分度線時，則讀數與相鄰分度線范圍內，不超過三個顆粒。平行實驗三次，實驗結果取兩次近似讀數的算術平均值。兩次讀數的誤差不應大于儀器的最小分度值(柯志遠，虞夢婷,2022)。在數據分析方法的選擇上，本文不僅采用了傳統的統計方法，如描述統計、回歸分析等，還吸納了近年來迅猛發展的數據挖掘技術和算法。例如，本文采用聚類分析來識別數據中的潛在模式，或利用決策樹模型來預測未來趨勢。這些前沿手段為深入理解復雜現象提供了強大助力，并有助于揭示隱藏在海量數據中的深層聯系。此外，本文還著重強調了混合方法的應用，即將量化研究與質性研究相結合，以獲取更為全面的研究洞察。3.3.5不揮發物含量的測定根據國標GB/T1725-2007/ISO3251:2003《色漆、清漆和塑料不揮發物含量的測定》。操作步驟有，稱量潔凈干燥的皿的質量（m0），稱取待測樣品（m1）至皿中鋪勻。對高粘度樣品（在剪切速度為100s-1時，粘度η≥500mPa·s，或按照GB/T675304-1998用6mm的流出杯測得的流出時間t≥74s）或結皮樣品。用一個已稱重的金屬絲（如未涂漆的彎曲紙質回形針）將樣品鋪平(華俊杰，殷慧云,2018)。將皿轉移至事先調節到規定或商定溫度的烘箱中，保持規定或商定的加熱時間，稱量皿和剩余物的質量（m2）。用下式計算不揮發物的質量分數ω，數值以%表示。ω=（m式中：m0——空皿的質量，單位為克（g）；m1——皿和試樣的質量，單位為克（g）；m2——皿和剩余物的質量，單位為克（g）；算兩個效果（兩個測定）的平均值，精確到0.1%。3.4涂料性能的測試3.4.1電化學測試實驗介質為人工海水，PH為7.8，其主要成分是NaCl、MgCl2、Na2SO4、CaCl2、KCl、NaHCO3、KBr、H3BO3、SeCl2、NaF.電化學方法是分析金屬腐蝕與防護的基本方法，用于檢測電化學保護信號來獲取金屬表面狀態變化的動態信息以及涂層的防護性能(華志遠，殷慧琳,2022)。電解池采用三電極系統，電化學阻抗在在開路電位下進行，在這樣的狀況下測量時施加的激勵信號電位振幅為10mV，頻率范圍是10-2-105Hz。測試結果用Nova軟件對數據進行擬合處理。3.4.2漆膜柔韌性測定法根據國標GB/T1731-93《漆膜柔韌性測定法》。柔韌性測定器由直徑不同的7個鋼制的軸棒固定在底座上構成的。在這種布局里各軸棒的尺寸如下：軸棒1的長為35mm，直徑為Φ150-0.05mm；軸棒2的長為35mm，直徑為Φ100-0.05mm；軸棒3的長為35mm，直徑為Φ50-0.05mm；軸棒4的長為35mm，直徑為Φ40-0.05mm；軸棒5長為35mm×10mm×3±0.1mm，曲率半徑為1.5±0.1mm；軸棒6長為35mm×10mm×3±0.1mm，曲率半徑為1.0±0.1mm；軸棒7長為35mm×10mm×1±0.1mm，曲率半徑為0.5±0.1mm，柔韌性測定器經裝配后，各軸棒與安裝平面的垂直公差值不大于0.1mm。實驗具體的操作方法為(張昊天,鄭欣妍,2017)：首先按照GB3186規定進行取樣、按GB1727的規定在馬口鐵版上制備漆膜，制作出的底板應該是平整、無扭曲，樣板應無任何可見裂紋和皺紋。底板的尺寸是120mm×25mm×0.2～0.3mm、按GB1727規定，保持溫度、濕度不變按時間來進行進行狀態的調節，其次用雙手將試板翻轉，使漆膜朝上，這明顯地揭示了意圖用手將其固定在規定直徑的軸棒上，利用兩個拇指的力量使試樣在2到3s內，讓其繞軸棒彎曲試板，彎曲后兩個拇指應該對稱與軸棒的中心線。完成彎曲后，使用4倍放大鏡觀察漆膜表面。檢查漆膜是否產生了網紋、裂紋及剝落等破壞現象(范怡君,蔡俊輝,2020)。本模型的一個關鍵特性是其靈活性與可擴展性的結合。鑒于研究背景與需求的多樣性，本文在設計時強調了組件的模塊化特性，以便根據實際需求靈活調整或更新，同時保持整體結構的穩固與高效。這一創新策略不僅增強了模型的實用性，也為后續研究者打造了一個開放的研發平臺，鼓勵他們基于現有基礎進行深入開發或優化，以推動相關研究的不斷進步。3.4.3拉開法附著力實驗根據國標GB/T5210-2006/ISO4624:2002《色漆和清漆拉開法附著力實驗》。實驗的原理是將試驗樣品或體系以均勻的厚度涂抹在表面結構一致的平板上，在涂層體系干燥后，用膠粘劑將試柱粘在涂層的表面上，等待膠凝劑固化后，將樣品放在適宜的拉力試驗機上，經過拉力試驗后，可以測出破壞涂層所需的拉力(韓雨辰,趙博涵,2019)。使用破壞界面間的拉力或自身破壞的拉力來表示實驗結果，基于本文的研究前提這種情況被納入了研究范圍附著和內聚破壞有可能同時發生。實驗的操作步驟有，按照GB/T3186的規定，取受試產品的代表性樣品，首先進行試樣的處理與涂裝、干燥和狀態調節以及涂料的厚度，在溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）％的條件下進行實驗，涂覆時應使用最少量的膠粘劑，要求能在實驗組合的各部分間產生牢固、連續的膠結面，膠粘劑固化后，立即把實驗組合置于拉力試驗機下。小心地定中心放置試柱，使拉力能夠均勻的作用于實驗面積上而沒有任何扭曲動作。在與涂漆底材平面垂直的方向上施加拉伸應力，該拉力的速度穩步增加，基于前文之論斷且速度不超過1MPa/s，實驗組合的破壞應從施加應力起90s內完成，并記錄破壞實驗組合的拉力，該實驗至少進行6次測量(朱柏鑫,王沛然,2019)。3.4.4鉛筆硬度計測漆膜硬度根據國標GB/T6739-2006《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》。采用三點接觸被測表面（兩點為滾輪，一點為鉛筆筆芯），鉛筆與被測表面的夾角為45°，水平泡水平時主體加在鉛筆芯上的壓力為740-760克。操作步驟為：首先按照GB/T9271《色漆與清漆標準樣板》的規定來準備好底材，然后將鉛筆削至露出鉛芯5～6毫米（需要保持鉛筆的圓柱形），削好鉛筆后，安裝好鉛筆，以0.5～2毫米/秒的速度推動，推動過程中至少需要推動儀器7毫米，以沒有使漆膜出現3毫米及以上的劃痕的最硬鉛筆的標示硬度表示漆膜的鉛筆硬度(何晨曦,龔睿穎,2019)。在開啟資料聚攏進程之際，本文啟用了一系列途徑，諸如發放問卷、坐談訪談以及研讀過往文獻等等，目標便是從不同維度，把詳實且完備的數據給網羅起來。經由對這些數據嚴謹的梳理與研判，本文得以穩穩當當驗證科研設想，還把里頭潛藏的規律以及彼此間的干系給揪了出來。雖然此次鉆研有了階段性收獲，但本文心里清楚，任何鉆研都免不了有缺憾之處。往后的研究工作，完全能在現有成果上更進一步，尤其在樣本甄選、研究法子改良以及理論體系健全等層面，還有著充裕的上升空間可供挖掘。3.4.5涂層老化的評級方法根據國標GB/T1766-2008《涂層老化的評價方法》。標準以0至5的數字等級來評定破壞程度和數量，“0”表示無破壞，“5”表示嚴重破壞。數字1、2、3、4的四個等級的確定應使整個等級范圍得到最佳分區。于此特定環境中很容易就能看出涂層老化的評級方法主要看破壞程度、數量和大小來評定，按照在實驗過程中出現的單項破壞等級來進行評定，漆膜的老化的綜合等級分為0、1、2、3、4、5共六個等級，它們分別代表了優、良、中、可、差、劣(陳雨桐,張澤宇,2023)。需要注意樣板的四周和邊緣部分，板孔的周圍5mm及由于外來因素引起的破壞現象不參加涂料老化的評級，要記錄下每一種破壞現象，以上分析作為基礎假如漆膜出現標準外的現象，要做表述并記錄，如果漆膜上不止一種破壞現象，在評定綜合等級時，應當按照最嚴重的一項評定來記錄。3.4.6紫外實驗根據ISO4892-3《塑料實驗室光源曝曬方法第3部分熒光紫外燈》可知：依賴于使用氙弧燈作為照明光源。此外，ISO4892-3中討論的熒光燈是：UVA-340，UVA-351，UVB-313或四種熒光燈的組合。UVA-340是最適合風化的燈泡。由此背景出發實際上，這是因為它的光譜分布與太陽非常相似，在低波長下尤其如此。另一方面，用于模擬玻璃窗后加速老化的規定是UVA-351，因為它的光譜分布是這種現象的良好近似。鑒于這樣的情況用經濾光器濾過的氙弧燈光對涂層進行人工暴露輻射，目的是為了是使涂層經過輻射后，使選定的性能在一定程度有所變化——與未經輻射的涂層相比較，光澤是否發生明顯變化，是否粉化，是否變色(鄧文輝,王悅涵,2023)。4結論與分析4.1涂料測試的結果及分析4.1.1檢查與制備結論分析通過邏輯推理可知其中目視檢查后，發現無缺量、表面無結皮、稠度合適、無分層現象的產生、無沉淀和外來異物，漆不透明(田佳瑞,施琦慧,2023)。4.1.2面漆的密度測量結論分析測得m2=172.38g，m1=106.93g,V=50ML，算得ρ=1.309g/cm34.1.3用旋轉粘度計測定粘度結論分析實驗結論見表4-1(楊浩然,劉子琪,2023)：表4-1粘度測量結果速度范圍轉子號粘度60RPM65.5％S646550cP60RPM63.3％S646330cP粘度平均值6440cP4.1.4涂料細度測定法結論分析 如果4-1所示，測得的細度為5μm圖4-1涂料細度測量結果4.1.5不揮發物含量的測定結論分析測得結果m0=21.56g、m1=24.22g、m2=23.24g，ω=63.2％4.2涂層性能的測試結果與分析4.2.1電化學測試結論分析電化學實驗的結果如圖4-2所示：圖4-2交流阻抗圖不同時間下的交流阻抗圖表明，經歷不同時間的反應后，試樣的容抗弧半徑減小，表明電荷轉移植隨時間的增加而減小。該實驗條件下阻抗弧半徑隨著時間的延長逐漸變小，說明隨著時間的延長涂層在失效，涂層的保護效果越來越弱(蔣怡婷,唐宇和,2023)。在科研探索中，本文強調對誤差的嚴格把控，主要通過一系列精細方法與措施，來保障數據的真實性和結果的可靠性。本文構思了精密的研究路徑，并對可能引入誤差的多元因素進行了全面分析與評估，包括環境波動、人為操作的不一致性以及測量計算的精確性。通過執行標準化作業流程與高科技手段，本文確保了數據的一致性與可重復性。為了深化數據質量，本文還引入了雙重數據錄入與交叉校驗機制，有效避免了人為失誤或鍵入錯誤帶來的數據偏差。4.2.2漆膜柔韌性測定法結論分析在實驗中依次使用不同直徑的軸棒，再繞軸棒彎曲試板后，從上述情況能夠了解到最終使用2mm的軸棒彎曲。彎曲后，用4倍放大鏡觀察漆膜。漆膜沒有產生網紋、裂紋及剝落等破壞現象(鄧詩雨,劉昱辰,2019)。圖4-3漆膜柔韌性測試圖4-4漆膜柔韌性測試4.2.3拉開法附著力實驗結論分析拉開法實驗結果如圖4-2所示：表4-2附著力實驗結果時間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隨著實驗時間的增加，漆膜的附著力逐漸下降。4.2.4鉛筆硬度計測漆膜硬度結果分析實驗室首先采用硬度較小的鉛筆，漆膜表面未出現劃痕，直至采用5H的鉛筆， 在漆膜上才出現4毫米的劃痕。所以，此次漆膜的硬度為5H。4.2.5涂層老化的評級方法結論分析實驗的評判標準如下表4-3所示：表4-3涂層老化評級方法綜合等級單項等級變色粉化開裂氣泡長霉生銹剝落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在實驗過程中，樣板未出現變色、粉化、開裂、起泡、長霉、生銹和剝落現象，故鐵板的老化評級為0，優。4.2.6紫外實驗結論分析未經輻射的涂層表面光滑，富有光澤，沒有發生粉化和變色等現象，在經過紫外實驗后，三天拿出第一塊試樣，與零天的板相比，光澤未發生明顯變化，未出現粉化和變色現象；六天后取出第二塊版，與零天和三天的試樣相比，光澤無明顯變化，未出現粉化的變色的現象；九天后取出第三塊試樣，與零天、三天和六天的試樣相比，光澤無明顯變淡，未發生粉化和變色。結論本研究在實驗室條件下利用