一种涂膜离子渗透及水蒸气透过性能的实验测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于有机材料涂层的防护性能测量领域，涉及一种用于涂膜离子渗透以及水蒸气透过性能的实验测量装置。其特征是由有机玻璃渗透杯、密封垫片（５）、法兰盘（７）三部分组成；有机玻璃渗透杯包括平衡支架（１），有机玻璃筒（２），进液口（３），法兰盘托（４）；法兰盘（７）在有机玻璃筒（２）的顶部、进液口（３）在有机玻璃筒中部，平衡支架（１）在有机玻璃筒的底部；密封垫片（５）为圆环状耐油橡胶片，在密封垫片圆环上开有垫片孔（６）；法兰盘（７）为圆环状有机玻璃板，在法兰盘圆环上开有螺纹孔（８）。优点是结构简单、使用方便，既能对涂膜的离子渗透进行测定，改装后也能对涂膜的水蒸气透过性能进行测定。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于有机材料涂层的防护性能测量领域，涉及一种用于涂膜离子渗 透以及水蒸气透过性能的实验测量装置。
技术介绍
有机涂层的防护性能主要取决于其对水和腐蚀性离子的阻挡屏蔽作用，盐雾试 验、交流阻抗试验等均是间接评价涂层抗渗透性能，而涂膜的离子渗透以及水蒸气 透过性能是直接评价涂层抗渗透性能，因此研究水及腐蚀离子在涂膜中的扩散传输 行为对于弄清楚涂层下金属腐蚀的机制至关重要。文献l (Walter G W. Corros. Sci. ,1991 ，32 (10) :1085)报道了腐蚀离子 在涂膜中的渗透起始阶段呈一定值,达到某一临界点后(漆膜结构发生变化)，透过涂 膜的离子量突然呈线性增加，由斜率可求得离子在涂膜中的扩散系数。涂膜的水蒸气 透过性能是通过涂层重量的增加(吸水量)或减少(渗水量)来判断。文献2 (Funke W. J. Oil Colour Chem. Assoc. . 1979， 62: 63)把水蒸气的透过分为3个阶段， 第一阶段是微观分子渗透，既Fick扩散过程，第二阶段是扩散平衡阶段；第三阶段 宏观渗透。自早期渗透至宏观渗透存在一过渡期，根据过渡期的长短可对涂层的耐 蚀性能进行考核。离子渗透试验是评价涂膜对腐蚀性离子的阻挡屏蔽作用，水蒸气透过性能是评 价涂膜对水的阻挡屏蔽作用，而在涂膜的使用过程中，水和腐蚀性离子是同时对涂 膜作用的，单一的涂膜的离子渗透或者水蒸气透过性能试验不能很好的评价涂层抗 渗透性能。以往试验中涂膜的离子渗透以及水蒸气透过性能是2个不同的测量装置， 造成了试验成本的增高。并且试验大都局限于对新鲜涂膜的离子渗透以及水蒸气透 过性能的测量，但是在实际应用过程中，涂层有一个老化的过程，因此研究新鲜涂 膜和老化涂膜的离子渗透以及水蒸气透过性能都十分有必要。
技术实现思路
本技术目的是针对老化后涂膜的渗透试验，涂膜柔韧性极差，从老化箱中取 出时极易造成人为破损问题，设计一种既能对涂膜的离子渗透进行测定，改装后也 能对涂膜的水蒸气透过性能进行测定的装置，将涂膜固定在一个玻璃纤维透过网上， 放入老化箱老化，老化完成后直接取出做渗透试验。一种涂膜离子渗透及水蒸气透过性能的实验测量装置，由有机玻璃渗透杯、密封垫片、法兰盘三部分组成。有机玻璃渗透杯包括平衡支架，有机玻璃筒，进液口，法兰盘托。法兰盘托在有机玻璃筒的顶部、进液口在有机玻璃筒中部，平衡支架在有机玻璃筒的底部。密封垫片为圆环状耐油橡胶片，在密封垫片圆环上开有垫片孔。 法兰盘为圆环状有机玻璃板，在法兰盘圆环上开有螺纹孔。当实验测量装置用于涂膜离子渗透性能的测量时，实验测量装置由两个有机玻璃渗透杯和密封垫片组装而成。其中一个有机玻璃渗透杯的进液口的作用就成了取液口，涂膜离子渗透试验是将制备好的涂膜和密封垫片用不锈钢螺栓严密固定在装置中间。装置左边盛3. 5%NaCl溶液,右边盛蒸馏水。实验装置置于放入25'C生化培养箱，调节渗透杯内外湿度差为80朋。用分光光度计通过定期测试蒸馏水中氯离子浓度的变化，定量研究氯离子在涂膜中的扩散传输行为。当实验测量装置用于涂膜水蒸气透过性能测量时，实验测量装置由有机玻璃渗透杯、密封垫片和法兰盘组装而成。实验时量取50ml的去离子水放入有机玻璃渗透杯中，将筛选好的涂膜放在盛水的渗透杯的杯口上，放上密封垫片和法兰盘，用不锈钢螺栓拧紧密封。将装置放入25'C生化培养箱，调节渗透杯内外湿度差为80RH，每隔24小时称重一次，直至失重达到恒定，用公式计算涂层的渗水率渗水率=平衡渗水量/ (面积X时间X膜厚)。本技术优点是结构简单、使用方便，既能对涂膜的离子渗透进行测定，改装后也能对涂膜的水蒸气透过性能进行测定，解决现有技术当中老化后涂膜的渗透试验，涂膜柔韧性差，从老化箱中取出时极易造成的人为破损问题。附图说明图1是涂膜水蒸气透过性能的实验测量装置剖面图，图2涂膜的离子渗透实验测量装置剖面图。图中l.平衡支架2.有机玻璃筒3.进液口 4.法兰盘托5.密封垫片6.垫片孔7.法兰盘8.螺纹孔9.取液口 。 图3是B/BH涂膜体系氯离子透过量与时间关系曲线图4是不同厚度BH涂膜水蒸气透过量与时间关系曲线图5是不同厚度FH涂膜水蒸气透过量与时间关系曲线 图6是不同老化周期BH涂膜水蒸气透过量与时间关系曲线 图7是不同老化周期FH涂膜水蒸气透过量与时间关系曲线具体实施方式一种涂膜离子渗透及水蒸气透过性能的实验测量装置，由有机玻璃渗透杯、密封 垫片6、法兰盘8三部分组成。有机玻璃渗透杯包括平衡支架2，有机玻璃筒3，进液口4，法兰盘托5。有机玻 璃筒3为公称内径D=60mm，公称外径D=70mm，高度H=40mm;有机玻璃筒3的顶部为 法兰盘8;有机玻璃筒的底部为平衡支架l，平衡支架为边长为100mm的正方形有机 玻璃板；在距离平衡支架25mm处是一个公称内径D=10mm，公称外径D=14mm长度为 20mm的有机玻璃管进液口 4。密封垫片6为公称内径为0=62誦，公称外径D=96mm，厚度为1.5鹏的圆环状耐 油橡胶片，在密封垫片6圆环上直径为80mm的圆周上等分6个点处分别制取直径4mm 的垫片孔7。法兰盘8为公称内径为D=60mm，公称外径》100咖，厚度为10mm的圆环状有机 玻璃板，在法兰盘8圆环上直径为80mm的圆周上等分6个点处分别钻取直径3mm的 螺纹孔。采用上述装置，对丙烯酸聚氨酯面漆环氧底漆涂膜体系和氟碳面漆环氧底漆涂 膜体系进行离子渗透试验和水蒸气透过试验。丙烯酸聚氨酯面漆环氧底漆涂膜体系标记为BH，丙烯酸聚氨酯面漆涂膜体系标 记为B，将筛选好的两种体系的涂膜进行离子渗透试验，图3为朋/B涂膜体系氯离 子渗过量随时间的变化关系曲线，B为180um， BH为210iim，由图可见，膜厚为180 y m的丙烯酸聚氨酯单层面漆在48 h渗氯离子浓度达到早期动态平衡，之后至120 h 溶液中氯离子浓度基本没有发生变化，至144h溶液中氯离子的浓度突然呈线性增加 趋势；膜厚为210 u m的丙烯酸聚氨酯双层涂膜在96h渗氯离子浓度达到早期动态平 衡,之后至168h溶液中氯离子浓度基本没有发生变化，至192h溶液中氯离子的浓度 突然呈线性增加趋势。由此可见，渗透初期，氯离子主要在漆膜两侧浓差作用下，沿着涂层中的毛细微 孔透过涂层，并迅速达到动态平衡阶段；在该阶段，涂层的物理孔隙结构、化学分 子结构均没有发生变化，达到某一临界点后，透过涂层的氯离子浓度呈线性增加趋 势，在该阶段，涂层性能发生劣化，导致涂层内的孔隙率增加、孔隙结构增大，氯 离子在涂层中的传输速度明显加快，涂层耐腐蚀性离子渗透性能显著降低。双层涂 膜与单层面漆比较，涂层中毛细微孔连续贯通的机率降低，溶液中氯离子浓度保持平衡的时间相对延长，涂层的平衡透氯离子浓度降低。丙烯酸聚氨酯面漆环氧底漆涂膜体系标记为BH，氟碳面漆环氧底漆涂膜体系标 记为FH，将筛选好的两种体系的涂膜进行水蒸气透过试验，图4为不同厚度的朋涂膜 体系的水蒸气透过量随时间的变化关系曲线，BHl为180um， BH2为200um，由图可 见，BH1较薄，其水蒸气透过量比BH2的大。图5为不同厚度的FH涂膜体系的水蒸气透 过量随时间的变化关系曲线，FHl为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂膜离子渗透及水蒸气透过性能的实验测量装置，其特征是由有机玻璃渗透杯、密封垫片（５）、法兰盘（７）三部分组成；有机玻璃渗透杯包括平衡支架（１）、有机玻璃筒（２）、进液口（３）和法兰盘托（４）；法兰盘托（４）在有机玻璃筒（２）的顶部、进液口（３）在有机玻璃筒中部，平衡支架（１）在有机玻璃筒的底部；密封垫片（５）为圆环状耐油橡胶片，在密封垫片圆环上开有垫片孔（６）；法兰盘（７）为圆环状有机玻璃板，在法兰盘圆环上开有螺纹孔（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑾，杜翠女，李晓刚，程彤，董洁，李迎超，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]