环氧涂层在服役期间,由于受到外界环境因素的影响而容易发生老化。在室外条件下,光老化是导致环氧涂层失效的主要因素之一。目前,对环氧涂层的光老化研究主要集中在紫外辐照条件下化学结构的变化上面,如酰胺基团的形成、碳氮等化学键的断裂以及羧酸、醛类等含有羰基基团的产生等。在涂层化学结构发生变化的同时,涂层的微结构如自由体积、缺陷等也往往会发生改变。研究环氧涂层紫外辐照条件下的微结构演化进程对理清其光老化机制有重要意义。本文在研究环氧涂层紫外辐照条件下化学结构演化的基础上,详细考察了涂层浸泡初期的阻水性能。通过分析不同辐照阶段涂层阻水性能的变化,结合S参数的演化特点对紫外辐照过程中环氧涂层微结构的演化进程进行了合理推测。在此基础上,考察了固化剂用量对环氧涂层紫外条件下化学结构变化及其微结构演化的影响。此外,考虑到加入紫外线吸收剂及酚醛环氧可能是改善环氧涂层耐紫外老化性能的有效途径,我们对这些复合涂层体系的紫外老化进程进行了研究,以期得到相关的微结构演化信息,为完善环氧涂层光老化机制提供一定的理论依据。本文的主要研究内容概括如下：1)选取聚酰胺固化的双酚A环氧树脂涂层体系,研究了其在UV-A辐照条件下的化学结构变化及其微结构演化进程。在紫外辐照初期(前88小时),涂层S参数和水在其中扩散系数都出现了降低,这可能是由于涂层中产生了更为致密的结构。与此同时,红外图谱中环氧端基的特征吸收峰也出现了明显减弱,说明短期的UV-A辐照引发了环氧涂层的后固化进程。经过208小时的紫外辐照后,在交流阻抗图谱的高频区域(3.5×102Hz)出现了一个新的时间常数。此时,水的扩散系数也出现了增大。这可能与涂层表面微观缺陷层的生成有关。随着紫外辐照的进行,涂层经较短时间的浸泡后(1.33小时),阻抗谱的中高频区域(18Hz、3.7×103Hz)出现了时间常数的交叠,说明此时微观缺陷层向涂层内部扩展,并形成了更多的特征微孔层。紫外辐照相对较长时间后(399、543小时),慢束结果显示涂层表面区域形成了厚度约为0.20μm的老化层。该特征层的形成与涂层中存在的大量羰基有关,另外,老化中生成的自由基参与交联反应在涂层表面区域形成了致密结构也会促使该特征层的形成。浸泡初期的阻抗结果基本证实了后者的存在。然而,该致密结构仅在浸泡初期表现出相对优异的阻水性能。2)考察了固化剂用量对UV-A辐照条件下环氧涂层化学结构变化及其微结构演化的影响。通过考察红外图谱中羰基相对峰面积随辐照时间的变化,定性描述了固化剂用量对化学结构演化进程的影响。结果发现,当固化剂用量接近理论值时,涂层中羰基的生成速率相对较小。在紫外辐照相对后期(543小时),慢正电子束结果显示,各涂层表面区域都有老化层形成。老化层的厚度同样受到固化剂用量的影响。通过对各环氧涂层在紫外辐照相对后期的阻水性能进行研究,推断固化剂用量对环氧涂层紫外老化后期微结构的影响。结果发现,在固化剂用量较少时,浸泡初期的阻抗谱显示出与微孔存在相关的电化学特性；固化剂用量接近理论值时,图谱中展现出致密层的相关特性；而固化剂用量较多时,涂层阻水性能迅速下降,涂层基本失去防护性能。吸水饱和时涂层孔隙率及吸水率的计算结果与阻抗谱展现出的涂层特性相吻合。3)研究了UV-B辐照条件下紫外线吸收剂的加入对环氧涂层化学结构变化及其微结构演化的影响。结果发现,紫外线吸收剂UV-531的加入有效降低了UV-B辐照条件下羰基的生成速率。经较长时间紫外辐照后,涂层中都有老化层生成。而紫外线吸收剂的加入有效缩小了老化层的分布区域。EIS结果显示,加入紫外线吸收剂后涂层阻水性能有所降低,这可能是由于紫外线吸收剂影响了环氧固化结构的交联密度。经较短时间的紫外辐照(≤360小时),由于紫外线吸收剂可以将紫外能量转变为热能,涂层表现出后固化的相关特性。随着辐照时间的延长,涂层中微观缺陷的形成成为微结构演化的主导。而在辐照初期,纯环氧涂层并未表现出与后固化相关的涂层特性。在紫外辐照的相对后期(≥528小时),各涂层的EIS图谱都表现出与致密结构相关的阻抗特性。考察了紫外线吸收剂的含量对环氧涂层老化后期阻水性能的影响,结果发现,添加适量的紫外线吸收剂可以有效改善涂层老化后期的阻水性能。4)探讨了酚醛环氧的加入对环氧涂层UV-B辐照过程中化学结构变化及其微结构演化的影响。结果发现,酚醛环氧的加入有效改善了辐照相对后期(≥528小时)涂层的结构稳定性：羰基的生成速率相对较低,老化层也较薄。EIS结果显示,环氧/酚醛环氧复合涂层在未辐照时表现出相对优异的阻水性能,说明酚醛环氧的加入有效提高了环氧固化结构的交联密度。在UV-B辐照过程中,环氧/酚醛环氧复合涂层表现出与纯环氧涂层相类似的微结构演化规律。由于UV-B可以直接打断键能较强的化学键,复合涂层在辐照期间并未表现出更为优异的阻水性能。考虑到紫外线吸收剂可以将紫外能转变为热能,我们考察了紫外线吸收剂的含量对老化后期复合涂层阻水性能的影响。结果发现,加入紫外线吸收剂后,复合涂层的阻水性能得到大幅度提高。在添加量为1.5wt%时,阻水性能达到最佳,浸泡20天后涂层电阻依然保持在2.37×108Ω cm2。这说明,在UV-B辐照过程中,紫外线吸收剂和酚醛环氧表现出较好的协同效应。