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水性帶銹防銹涂料的研究進(jìn)展
中國水漆網(wǎng)
減緩鋼鐵表面發(fā)生腐蝕最有效、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的方法，就是在表面涂刷防銹涂料。為了獲得優(yōu)良的防腐性能，傳統工藝把底材上的銹徹底清除，并且要求基材露出金屬光澤，工作相當繁重，生產(chǎn)效率低，施工費用高，且銹塵對人體危害極大。因此開(kāi)發(fā)一種能夠在有一定銹蝕表面上直接施工的涂料就很有必要，在減少涂裝成本的同時(shí)，還可簡(jiǎn)化涂漆工藝，降低勞動(dòng)強度，減少銹塵對人體的危害和環(huán)境污染。
溶劑型帶銹防銹涂料，涂料中含有大量的易揮發(fā)的有機溶劑和重金屬等，毒性大，且易燃、易爆，對環(huán)境污染嚴重。為了克服溶劑型帶銹防腐蝕涂料的缺點(diǎn)，國內外相繼研究出水性帶銹防銹涂料，水性涂料在運輸、涂裝、應用、成本方面有很大的優(yōu)勢，不但安全，而且利于環(huán)境，節約資源，因此水性帶銹防銹涂料的開(kāi)發(fā)是目前研究的熱點(diǎn)。
水性帶銹防銹涂料的分類(lèi)及防腐機理
水性帶銹防銹涂料可分為：穩定型、轉化型、滲透型及功能型。
●穩定型水性帶銹防銹涂料
穩定型水性防銹涂料的防銹原理是，利用涂料中基樹(shù)脂本身的反應基團，以及涂料中加入的具有活性的防銹顏料和銹層之間發(fā)生的固相反應，該反應在涂層中生成穩定的多酸絡(luò )合物，從而達到穩定銹蝕的作用，使銹層成為涂層填料成分之一。目前，穩定型帶銹防銹涂料中使用的活性防銹顏料典型的主要是采用鉻酸鹽、磷酸鹽、鐵酸鹽等?；钚灶伭纤饪僧a(chǎn)生酸根離子，該酸根離子能夠與銹層內活潑的鐵銹酸發(fā)生反應，生成配合物，對鐵銹起到穩定作用，使鐵銹失去活性，防止鋼鐵繼續腐蝕。防銹顏料加入量的不同，可以制備適用于鋼鐵表面銹蝕條件較寬，應用面廣的水性帶銹防銹涂料。
●轉化型水性帶銹防銹涂料
轉化型水性帶銹防銹涂料也可稱(chēng)反應型帶銹涂料，涂料中含有一種能和鐵銹起化學(xué)反應的轉化劑，該物質(zhì)可以使腐蝕產(chǎn)物中的鐵銹轉化為對基材具有一定保護作用的絡(luò )合物或螯合物，常見(jiàn)的有磷酸、亞鐵氰化鉀、水楊酸等。轉化型水性帶銹防銹涂料中因含有有機酸、無(wú)機酸和其他轉化劑，與鐵銹的作用發(fā)生反應較快，因此，可以在銹層厚度達到(40~100μm)的鋼鐵表面施工，適用于均勻銹層且無(wú)舊涂膜及殘余氧化皮的鋼鐵表面。該涂料的缺點(diǎn)在于，難以準確確定銹層厚度及均勻性與轉化液的用量關(guān)系，如轉化液不足，鐵銹不能完全轉化;轉化液用量過(guò)多，余酸會(huì )影響防腐蝕性能。
●滲透型水性帶銹防銹涂料
滲透型水性帶銹防銹涂料本身并不與鐵銹發(fā)生反應，而是通過(guò)選擇具有強滲透性的樹(shù)脂作為涂料的基樹(shù)脂，并且借助于滲透劑及極性溶劑，使涂料在銹層中具有良好的滲透性，從而將酥松的鐵銹包圍，并與基材分隔。有效的將被保護基材、腐蝕的產(chǎn)物(鐵銹)與外界的腐蝕介質(zhì)隔離，使鐵銹失去活性，同時(shí)增強了銹蝕層、涂層、鋼板之間的附著(zhù)力，從而阻止電位較正的鐵銹進(jìn)一步與電位較負的鋼鐵發(fā)生電化學(xué)反應，生成新的銹蝕。該涂料的缺點(diǎn)是，成本高，大范圍推廣難度大，因此應用較少。
●功能型水性帶銹防銹涂料
功能型水性帶銹防銹涂料集合了穩定型、轉化型和滲透型涂料的共同特點(diǎn)，同時(shí)對基樹(shù)脂進(jìn)行改進(jìn)，使基料變?yōu)榫哂心芘c水反應的特性，可中和銹層中殘存的水分，到達有效地除去銹層中的水分，增強防腐蝕性能。某些功能型水性帶銹防銹涂料具有帶油涂裝的功能，在基體表面除油不徹底時(shí)依舊具有很強的防腐性能。主要是根據油分子基本上是烷烴類(lèi)有機物，采用相溶原理，使油分子與涂料中的基料、添加劑等發(fā)生乳化反應，從而將油分子從基材上剝離下來(lái)，融入到涂料中作為增塑劑存在。
水性帶銹防銹涂料的組成
●樹(shù)脂的選擇
根據樹(shù)脂的性能及匹配性來(lái)選擇，因醇酸樹(shù)脂僅適用于普通溶劑(汽油、乙醇等)所做的面漆匹配，而酚醛樹(shù)脂放期較短，不便于生產(chǎn)和應用。因此，目前被廣泛應用以水性帶銹防銹涂料的成膜物質(zhì)主要有環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和苯丙乳液等。
●顏料的選擇
研究表明，鋼鐵表面的鐵銹一般由兩層銹蝕組成，外面較松的為纖鐵銹，里面較密的為磁鐵銹，內層磁鐵銹繼續失去電子則成為外層的纖鐵銹，因此防止腐蝕繼續發(fā)生，只需阻止電子得失，或者降低金屬腐蝕的電位差。涂料中加入活性顏料可提高涂料防腐性能的作用。常用的防銹顏料有磷酸鹽、ZnO、滑石粉、硫酸鋇等，由于磷酸鹽對基樹(shù)脂具有較寬選擇范圍且品種較多，因此磷酸鹽防銹顏料使用的最多，防銹效果最好。主要是利用這些顏料的強還原性，降低鐵銹的電位，還原成相對鋼鐵基材較穩定的堿鐵結構。
●轉化劑的選擇
轉化劑的主要作用是和鐵銹進(jìn)行反應，增強鐵銹在涂料中的轉化率，使鋼鐵表面電位正的鐵銹轉化為絡(luò )合物，抑制鐵銹進(jìn)一步腐蝕鋼鐵基礎，從而提高防蝕能力。傳統使用紅丹體系、含鉻體系為轉化劑的涂料因毒性較多，出于對環(huán)境的考慮已不適應當今社會(huì )的發(fā)展需求。目前常用的轉化劑多使用丹寧酸-磷酸。丹寧酸-磷酸銹轉化劑具有，毒性低，且丹寧酸可再生的優(yōu)點(diǎn)。在磷酸存在的情況下，丹寧酸易與鋼鐵表面及銹層中的Fe3+發(fā)生絡(luò )合反應，形成穩定的絡(luò )合物。丹寧酸十三羥基酚衍生物可與鐵進(jìn)行多點(diǎn)絡(luò )合，形成網(wǎng)狀結構的保護膜，牢固的吸附在鋼鐵的表面。丹寧酸-磷酸銹轉化劑的效果取決于丹寧酸種類(lèi)、丹寧酸濃度、磷酸濃度、鋼鐵銹蝕情況、鐵銹與轉化劑的反應時(shí)間、其他助劑的影響和使用方法。
水性帶銹防銹涂料溶劑為水，不含有機溶劑，對環(huán)境不會(huì )造成污染，可以在通風(fēng)條件不好的情況下進(jìn)行施工，而不用考慮到溶劑揮發(fā)導致爆炸的危險。對于無(wú)法進(jìn)行徹底除銹的鋼鐵表面可以直接涂裝，而不會(huì )影響涂層的防蝕性能，因此水性帶銹防銹涂料得到廣泛應用，但由于其綜合性能還存在缺點(diǎn)，還需要進(jìn)行更深入的研究。開(kāi)發(fā)更多的多功能的水性樹(shù)脂，使成膜物質(zhì)性能更加優(yōu)異，同時(shí)還有優(yōu)良的鐵銹轉化和穩定功能。助劑方面還需研發(fā)更多配套的新型助劑，使水性帶銹防銹涂料性能更上一層樓。
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