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防腐蚀涂料作用及影响因素

作者: 来源: 日期:2014/8/12 18:18:56 人气:1234
防腐蚀涂料作用及影响因素
一、防腐蚀涂料的作用
⑴屏蔽作用。漆膜阻止腐蚀介质和材料表面接触;隔断腐蚀电池的通路,增大了电阻。
⑵缓蚀作用。某些颜料,或其与成膜物或水分的反应产物,对底材金属可起缓蚀作用(包括钝化)。
阴极保护作用。漆膜的电极电位较底材金属低,在腐蚀电池中它作为阳极而“牺牲”,从而使底材金属(阴极)得到保护。
二、涂料成膜物质的影响
防腐蚀涂料的成膜物质在腐蚀介质中具有化学稳定性,其标准与成膜物质的组成和化学结构有关。主要是看它在干膜条件下是否易与腐蚀介质发生反应或在介质中分解成小分子。
无论从防电化学腐蚀还是从单纯的隔离作用考虑,防腐蚀涂料的屏蔽作用都很重要,而漆膜的屏蔽性取决于其成膜物的结构气孔和涂层针孔。
水、氧和离子对漆膜的透过速度是不同的。水的透过速度远远大于离子。氧的透过比较复杂,与温度关系很大。水和氧透过漆膜后可在金属表面形成腐蚀电池。离子透过漆膜较少,可不考虑它们对底材金属的直接作用,但会增加漆膜的导电率。
当成膜物结构中分子有较多的官能团时,漆膜的结构气孔少,并且在成膜过程中能彼此反应,形成交联密度高的网状立体结构,从而增强涂料的防腐蚀性。
漆膜的物理机械性能在很大程度上影响到防腐蚀涂料的防腐效果。它们与成膜物的分子量、链节、侧基因等有关。
三、颜料、填料的影响
在涂料中着色颜料起着色作用;体质颜料则用来调节漆膜的机械性能或涂料的流动性。对于防腐蚀涂料,除了上述两种颜料外,还加有以防腐蚀为目的的颜料:一类是利用其化学性能抑制金属腐蚀的防锈颜料;另一类是片状颜料,通过物理作用提高涂层的屏蔽性。
防锈颜料又可分为碱性颜料、可溶性颜料和金属粉末颜料三种。
⑴碱性颜料。碱性颜料与油性类成膜物反应可生成金属皂,如红丹、一氧化二铅、氰氨化铅、碱式铬酸铅、铅酸钙和碱式硫酸铅等。金属皂与水接触后,其分解物可起到缓蚀作用。另外,生成金属皂的漆膜提高了对环境的屏蔽作用。碱性颜料使漆膜和金属的界面保持微碱性,也起到防蚀作用。
⑵可溶性颜料。通常为铬酸盐颜料。这些颜料与水分接触后溶解出铬酸根离子。铬酸根离子具有强氧化作用,可使金属表面钝化,从而起到防蚀作用。
⑶金属粉末颜料。广泛使用的金属粉末颜料是锌粉。富锌涂料干燥后的涂层主要由锌粉所组成。在锌粉颗粒之间以及底材和锌粉之间保持直接接触。当水分浸入涂层时,就形成了由锌粉和底材钢板组成的电池。电流从锌向铁流动,从而使底材受到阴极保护。此外,锌的腐蚀产物附积在锌粉间和钢铁表面上,使涂层的屏蔽作用得到了加强。
片状颜料在涂层中能屏蔽水、氧和离子等腐蚀因子透过,切断涂层中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片在涂层中起了迷宫效应,延长腐蚀介质渗入的途径,从而提高涂层的防腐蚀能力。主要的片状颜料有云母粉、铝粉、云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。
除了成膜物和颜料外,防腐蚀涂料的其它组分,如填料、助剂等也必须具有较好的化学稳定性。 
四、防腐蚀涂料的主要类型
1、油脂涂料
油脂涂料是以干性油为主要成膜物的一类涂料。其特点是易于生产,涂刷性好,对物面的润湿性好,价廉,漆膜柔韧;但漆膜干燥慢,膜软,机械性能较差,耐酸碱性、耐水性及耐有机溶剂性差。干性油常与防锈颜料配合组成防锈漆,用于耐蚀要求不高的大气环境中。
2、生漆
生漆又称为国漆、大漆,是我国特产之一。生漆是从生长着的漆树上割开树皮流出来的一种乳白色粘性液体,经细布过滤除去杂质即是。它涂在物体表面上后,颜色迅速由白变红,由红变紫,时间较长则可变成坚硬光亮的黑色漆膜。
漆酚是生漆的主要成分,含量达30%~70%。一般讲,漆酚含量越高生漆质量越好。
生漆附着力强、漆膜坚韧、光泽好,它耐土壤腐蚀,较耐水、耐油。缺点是有毒性,易使人皮肤过敏。此外它不耐强氧化剂,耐碱性差。现在有不少改性的生漆涂料,不同程度上克服了上述缺点。
3、酚醛树脂涂料
主要有醇溶性酚醛树脂、改性酚醛树脂、纯酚醛树脂等。醇溶性酚醛树脂涂料抗腐蚀性能较好,但施工不便,柔韧性、附着力不太好,应用受到一定限制。因此常需要对酚醛树脂进行改性。如松香改性酚醛树脂与桐油炼制,加入各种颜料,经研磨可制得各种磁漆,其漆膜坚韧,价格低廉,广泛用于家具、门窗的涂装。纯酚醛树脂涂料附着力强,耐水耐湿热,耐腐蚀,耐候性好。
4、聚氨酯涂料
用于防腐蚀涂料的聚氨酯树脂常含有两个组分:异氰酸酯基-NCO和羟基。使用时将双组分混合而反应固化生成聚氨基甲酸酯(聚氨酯)。
聚氨酯涂料的特点:①物理机械性能好。漆膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强。②耐腐蚀性能优异。耐油、酸、化学药品和工业废气。耐碱性稍低于环氧涂料。③耐老化性优于环氧涂料。常用作面漆,也可用作底漆。④聚氨酯树脂能和多种树脂混溶,可在广泛的范围内调整配方,以满足各种使用要求。⑤可室温固化或加热固化,温度较低时(0℃)也能固化。⑥多异氰酸酯组分的贮藏稳定性较差,必须隔绝潮气,以免胶冻。聚氨酯涂料价格高,但使用寿命长。
5、乙烯树脂涂料
乙烯树脂防腐蚀涂料主要是指以氯乙烯、醋酸乙烯、乙烯、丙烯等单体制成的树脂为成膜物的涂料。其中的过氯乙烯涂料已大量生产和应用。
过氯乙烯涂料能形成致密的漆膜,耐化学腐蚀性能好,但对光、热的稳定性差,长期使用不宜超过60℃,对金属附着力较差。该涂料原料来源丰富,在防止化工大气腐蚀方面已大量使用。
6、环氧树脂涂料
环氧涂料附着力好,对金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良的附着力;耐碱、油和水,电绝缘性能优良。但抗老化性差。环氧防腐蚀涂料通常由环氧树脂和固化剂两个组分组成。固化剂的性质也影响到漆膜的性能。常用的固化剂有:①脂肪胺及其改性物。特点是可常温固化,未改性的脂肪胺毒性较大。②芳香胺及其改性物。特点是反应慢,常须加热固化,毒性较弱。③聚酰胺树脂。特点是耐候性较好,毒性较小,弹性好,耐腐蚀性能稍差。④酚醛树脂、脲醛树脂等其它合成树脂。这些树脂和环氧树脂并用经高温烘烤后交联成膜,漆膜具有突出的耐腐蚀性,并有良好的机械性能和装饰性。
环氧酯树脂涂料是以环氧酯树脂作为成膜物的一种单组分涂料体系。环氧酯树脂由环氧树脂和植物油脂肪酸酯化合而成。该涂料与一般环氧涂料相比成本较低,耐碱性较差。常用作各种金属底漆和化工厂室外设备防腐蚀漆。
7、呋喃树脂涂料
呋喃树脂涂料耐各种非氧化性无机酸、电解质溶液、各种有机溶剂,耐碱性也很突出,但抗氧化不好。
呋喃树脂系列防腐蚀涂料包括糠醇树脂涂料、糠醛丙酮甲醛树脂涂料和改性呋喃树脂涂料等。
8、橡胶类涂料
橡胶类防腐蚀涂料以经过化学处理或机械加工的天然橡胶或合成橡胶为成膜物质,加上溶剂、填料、颜料、催化剂等加工而成。
⑴氯化橡胶涂料。该涂料耐水性好,耐盐水和盐雾;有一定的耐酸、碱腐蚀性,50℃以下能耐10%HCl、H2SO4、HNO3、不同浓度的NaOH及湿Cl2。但不耐溶剂,耐老化性和耐热性差。该涂料广泛用于船舶、港湾、化工等场合。
⑵氯丁橡胶涂料。该涂料耐臭氧、化学药品,耐碱性突出,耐候性好;耐油和耐热,可制成可剥涂层。缺点是贮存稳定性差;涂层易变色,不易制成白色或浅色漆。
⑶氯磺化聚乙烯橡胶涂料。由聚乙烯树脂与氯气及二氧化硫(或氯磺酸)反应制得。涂层抗臭氧性能优良,耐候性显著,吸水率低、耐油、耐温,可在120℃以上使用,-50℃也不发脆。
9、沥青涂料
沥青是重要的防腐蚀涂料之一。尤以煤焦沥青为最佳,煤焦沥青涂料价格低廉,具有下列优点:①耐水,浸入水中10年其吸水率仅0.1%~0.2%;②耐一些化学介质的侵蚀;③对未充分除锈的钢铁表面仍有良好的润湿性;④固含量高,可获厚膜;⑤价格低廉。其缺点是寒冬发脆,夏暑发软,曝晒后有些成分挥发逸出会使漆膜龟裂。这些缺点可通过加入一些其它树脂得到改善。例如加入氯化橡胶可提高沥青涂料的干性,改善冬脆夏软的缺点;加入环氧树脂制得的环氧沥青涂料,可兼具沥青涂料和环氧涂料的优点,在防腐蚀中获得非常满意的效果。沥青涂料已在集装箱底、船底、船坞闸门、围堰等场合使用,防腐蚀效果很好。
10、重防腐蚀涂料
重防腐蚀涂料是相对一般防腐蚀涂料而言的。它是指在严酷的腐蚀条件下,防腐蚀效果比一般腐蚀涂料高数倍以上的防腐蚀涂料。其特点是耐强腐蚀介质性能优异,耐久性突出,使用寿命达数年以上。主要用于海洋构筑物和化工设备、贮罐和管道等。
目前常用的重防腐蚀涂料主要有:
⑴作为底漆的重防腐蚀富锌涂料。分厚膜型有机富锌涂料、富锌预涂底漆和无机富锌涂料三个系列。
⑵重防腐蚀中间层涂料和面漆。这类涂料可直接涂在富锌底漆上,主要有氯化橡胶系、乙烯树脂系、环氧系、聚氨酯系、氯磺化聚乙烯系、环氧焦油系等重防腐蚀涂料。
⑶玻璃磷片重防腐蚀涂料。
⑷环氧砂浆重防腐蚀涂料。
⑸含氟涂料。如聚三氟氯乙烯涂料,氟橡胶涂料等。
五、防腐蚀涂料的选择与施工
1、涂料品种的选择
防腐蚀涂料品种繁多,其性能和用途各有不同,正确选用对涂层的防蚀效果和使用寿命至关重要。选用时应考虑:
⑴被涂物体表面材料性质。如黑色金属可选择铁红、红丹底漆,而红丹底漆对铝等有色金属不仅不起保护作用,反而会起破坏作用。
⑵被涂物体的使用环境。防腐蚀涂料对环境针对性很强,要根据具体使用环境,如介质的类型、浓度、温度,设备运转情况等因素来选用最适宜的涂料品种。
⑶施工条件。应根据施工现场实际状况选择适宜的涂料品种。如在通风条件差的现场施工宜采用无溶剂或高固体份或水性防腐蚀涂料。在不具备烘烤干燥的现场只能选用自干型涂料。
⑷技术、经济综合效果。不仅要考虑技术性能是否优异,还要考虑经济的合理性。在进行经济核算时要将材料费用、表面处理费用、施工费用、涂层性能及使用寿命、维修费用等综合考虑。
2、防腐蚀涂料的施工原则
涂料施工质量好坏对涂层的性能影响极大。在实际涂装过程中由于施工方法不当而达不到预期防蚀效果的例子很多。特别是许多性能优异的防腐蚀涂料对施工方法极为敏感,只有严格按照其各自的施工条件进行施工才可形成正常的涂层,达到预期的防蚀保护作用。
⑴底材必须进行严格的表面处理。钢铁基材必须经除锈、除油处理,磷化处理则可根据具体情况而定。
⑵要保证必要的涂层厚度。防腐蚀涂层厚度必须超过其临界厚度,才能发挥保护作用,一般为150μm~200μm。
⑶控制涂装间隔时间。如底漆涂装后放置过久才涂面漆,将难以附着而影响整体防护效果。
此外,还必须加强施工人员培训和施工质量管理。要求施工人员了解涂料的性质、用法、施工要点和技术要求。管理人员要加强质量监控,保证每道工序都符合技术要求,以便最终得到一个性能优异的防腐蚀涂层。还要加强劳动安全防护,注意溶剂挥发,加强通风,以免中毒。
⑷控制涂装现场的温度、湿度等环境因素。室内涂装温度应控制在20℃~25℃;相对湿度视品种而异,一般以65%左右为宜。在室外施工时应无风沙、细雨,温度不低于5℃,相对湿度不高于85%。应避免未完全固化的涂层上结霜、降露、下雨和降落砂尘。
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