环氧富锌底漆柔韧性测试方法

时间：2019-10-14

作者：深圳市讯科标准技术服务有限公司

环氧富锌，指的是以环氧树脂作为树脂体系并且干膜中的锌粉质量含量在65%以上的涂料。根据标准不同定义略有差异。在SSPC paint-20中规定锌粉含量在65%以上为富锌产品，而HG/T 3668-2009中规定金属锌含量在60%以上为富锌产品。其实这两个标准差异不大，因为按照ASTM D520/ISO 3549中规定type II锌粉中金属锌质量含量为94%。以65%锌粉含量为例，漆膜中金属锌的质量含量应约为61%。

在探讨富锌底漆的时候，大家总会把防腐性能放在**，而忽视了富锌底漆在柔韧性方面存在的局限性和由此带来的风险。随着现代建筑类型的增多和钢结构的复杂多样性，环氧富锌除了需要优异的防腐性能，其柔韧性也越来越被重视以满足如今复杂的钢结构设计要求。

现有涂层柔韧性测试方法浅析

那么如何用测试手段来评估漆膜柔韧性好坏呢？本文将对目前比较主流的漆膜柔韧性测试方法进行介绍和探讨。

柱形弯曲

这是目前针对漆膜柔韧性普遍的第三方检测方法，对应标准是GB/T 6742-2007（ISO 1519-2011）和GB/T 1731-93，

在GB/T 6742-2007（ISO 1519-2011）标准中，图1左侧为测试仪器，它有一根固定的铰链，连接圆柱的轴，轴的直径从2mm到32mm不等。试板一般为厚度不**过0.3mm的马口铁或铝板，涂膜后将试板放置在23±2℃和50±5%的相对湿度在干燥16小时以上进行测试。测试时将仪器完全打开，装上合适的轴棒，插入试板，并使涂层面朝座板，在1～2秒内以平稳的速度合上仪器，使试板绕轴弯曲180°，后用肉眼观察涂层是否开裂。

在标准GB/T 1731-93中，图1右侧为测试仪器，由7个直径不同的钢制轴棒固定在底座上所组成。直径从1mm到35mm不等。试板是0.2～0.3mm厚度的马口铁，涂膜后按产品规定的要求干燥后进行测试。测试时用双手将试板漆膜朝上，紧压于规定直径的轴棒上，利用大拇指的力量在2～3秒内绕轴棒弯曲试板，弯曲后两大拇指应对称于轴棒中心线，后用4倍放大镜观察漆膜是否开裂。

在以上两个标准中有几个重要指标需要注意：

● 所使用的底材均为马口铁，而工业涂料所用底材一般为喷砂钢板

● 涂层厚度并没有明确规定，目前行业内在第三方检测时默认膜厚20μm，而环氧富锌标准膜厚一般为60～80μm

● 干燥时间一般为24小时或48小时，此时漆膜仅仅达到实干并没有完全固化（针对多组分涂料）

所以此方法得出的结果并不能反映真实工况下漆膜的柔韧性。另外，以上测试只针对单一产品，完全不能反映涂层体系的整体柔韧性。

杯突试验

此标准为GB/T 9753-2007（ISO 1520:2006），测试仪器如图2所示，主要由冲模、固定环和冲头组成。测试试板为厚度范围0.3mm～1.25mm的马口铁。

按照规定要求干燥/固化涂层后，将试板固定在固定环和冲模中间，涂层面向冲模，并使冲头半球形的*刚好与试板未涂膜的一面接触，将冲头的半球形*以0.1mm-0.3mm/s的速度推向试板，直至达到*深度或漆膜开裂。

如表1所示为佐敦涂料产品环氧富锌J1与竞品C1、C2、C3的杯突试验对比结果，分别对比了单道漆膜和三涂层配套，单道漆膜的厚度分别为30μm和60μm，而配套涂层厚度为150μm和180μm，其中在配套测试中保证使用相同的中漆和面漆。测试结果为漆膜开裂前的大深度。固化条件为1天@23℃+5天@60℃+1天@23℃。

此测试结果单位是mm，值越大，漆膜被压陷程度越大，柔韧性越好。结果显示J1在30μm的膜厚下明显优于其他三个产品，测试结果**过3.5mm，而当漆膜翻倍到60μm时，4个产品的测试值明显下降，高值的J1也并未**过2mm。

而在三涂层配套的测试中，所有结果非常接近，无法判断柔韧性好坏，这与上文的弧形弯测试结果类似。说明此测试方法同样在评估多涂层体系时有局限性。

固定轴弧形弯曲

此标准为NACE TM0204-2004，如图3所示由13个固定轴组成，轴半径从64mm到300mm不等。试板一般为200mm×25mm×6mm的喷砂钢条，清洁度为Sa21/2，粗糙度为50～80μm。

涂膜后根据产品固化要求使涂层完全固化后进行测试。选定一个固定轴，将未涂膜层试条面向轴并与其紧贴，在10～30秒内弯曲试条使其略微**过轴半径完成测试，用肉眼观察涂层表面是否开裂，如开裂转移到半径更大的轴测试，如未开裂则转移到半径更小的轴进行测试，直至漆膜出现开裂。后用开裂和后一个未开裂的半径轴计算处的结果取平均值得出后的测试结果，我们称之为弯曲应变（Flexure strain），计算公式如下：

弯曲应变=（t/2+c）/(R+t/2)

其中：t=测试试条的厚度（mm）

c=涂层的厚度（mm） R=固定轴半径（mm）

此标准是针对应用于海水浸泡环境下所用涂料开发的，这里被选用主要原因是测试底材为喷砂钢板，与现实使用底材非常接近，而涂膜厚度和固化要求也是按照产品说明书来进行，终结果比较能反映出真实工况。

如表2所示为佐敦涂料产品环氧富锌J1与竞品C1、C2、C3的固定轴弧形弯曲测试对比结果，分别对比了单道漆膜和三涂层配套，单道漆膜的厚度分别为50μm和100μm，而配套涂层厚度为250μm和300μm，其中在配套测试中保证使用相同的中漆和面漆。固化条件为1天@23℃+5天@60℃+1天@23℃。

从单道漆膜的测试结果可以看出J1在50μm膜厚下的应变为1.7%左右，而C1、C2和C3都在1.4%以下。当漆膜厚度达到1 0 0μm时，J1的优势更为明显达到接近1.6%，而C1、C2、C3高才略**1%。从单道漆膜来说，J1明显优于C1、C2、C3；而同个产品自己比较，膜厚越高，弯曲应变越差，这符合大家印象中膜厚越高，漆膜柔韧性越差的理论。

而观察三涂层配套的结果不难发现，4个产品不管膜厚高低，终结果相差无几。这是因为在评价测试结果时，只有当面漆出现开裂时才能判断测试终结，而事实上在面漆开裂之前底漆或者中间漆可能已经出现了开裂现象。这也是此测试方法在评价多涂层配套时的局限性。

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