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富鋅類重防腐涂料的目標(biāo)和初衷是確保產(chǎn)品質(zhì)量,涂料成本主要影響因素是原材料的優(yōu)選和涂料的生產(chǎn)及涂裝工藝的認(rèn)真執(zhí)行,下面以ZM99-01A01無機(jī)多功能防腐涂料和ZM99-01A37省工型防腐涂料為例進(jìn)行列舉分析。
富鋅類重防腐涂料的目標(biāo)和初衷是確保產(chǎn)品質(zhì)量,涂料成本主要影響因素是原材料的優(yōu)選和涂料的生產(chǎn)及涂裝工藝的認(rèn)真執(zhí)行,下面以ZM99-01A01無機(jī)多功能防腐涂料和ZM99-01A37省工型防腐涂料為例進(jìn)行列舉分析。
1.富鋅涂料防腐蝕保護(hù)機(jī)理
(1)電化學(xué)保護(hù)作用
腐蝕電池體系中,始終是電極電位更低的陽極受到腐蝕,鋅的標(biāo)準(zhǔn)電勢(-0.762V)比鐵的標(biāo)準(zhǔn)電勢(-0.440V)更低。當(dāng)水浸入涂膜時,在涂膜與鋼鐵之間會形成一個原電池體系。鋅在陽極,失去電子被腐蝕;鐵在陰極,得到電子受到保護(hù)。鋅粉在涂層中起到十分關(guān)鍵的作用,必須在涂膜中保持一定含量,使腐蝕電池體系中電子轉(zhuǎn)移保持暢通不能受阻,電化學(xué)保護(hù)作用才能持久。
(2)物理屏蔽作用
富鋅涂料的屏蔽作用主要靠難溶鹽的生成和腐蝕產(chǎn)物堵塞涂層孔隙,從而防止鐵表面與氧、水等有害介質(zhì)的進(jìn)一步接觸,起著物理屏蔽作用。同時這些腐蝕產(chǎn)物可以使涂膜緊密的結(jié)合起來,增大電阻,減緩電化學(xué)腐蝕的速率,鋅粉的消耗速率就會大大降低,其耐久性就會提高。
(3)涂膜自修復(fù)作用
當(dāng)涂膜上有部位被機(jī)械損傷后,露出基體金屬,在較小面積內(nèi)(通常6mm)腐蝕電流能流向鋼鐵露出部分,則鋅的產(chǎn)物就沉積在此處形成一層保護(hù)膜,延緩腐蝕繼續(xù)發(fā)生。
(4)鈍化作用
涂料對鋼材有著良好的鈍化作用。涂料成膜過程中隨水分的蒸發(fā),涂層的PH值發(fā)生變化,使涂料對鋼材基材有著良好的鈍化作用。
2.富鋅涂料對鋅粉的要求
欲使富鋅涂膜起到電化學(xué)保護(hù)作用,前提是整個涂層必須有良好的導(dǎo)通性,使整個涂層與鋼鐵基材體系形成電化學(xué)回路,即涂料中必須含有足夠量的鋅粉涂層才能起到電化學(xué)保護(hù)作用。
(1)鋅粉在干膜中的含量、純度及細(xì)度
為了實現(xiàn)鋅粒子之間,鋅粒子與鋼鐵表面之間緊密接觸,必須要求鋅粉在干膜中有足夠的含量、純度和細(xì)度,確保鋅粉在干膜中的含量要大于96%。
(2)鋅粉在涂料中的形狀
傳統(tǒng)的富鋅涂料采用球狀鋅粉,它們之間是以點(diǎn)接觸的形式來傳輸電子,并和鋼材基體也保持電接觸。由于是點(diǎn)接觸,所以涂層的導(dǎo)通性較差,為了提高涂層的電導(dǎo)率,必須添加大量的鋅粉,此時的鋅粉的體積濃度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了CPVC,粘結(jié)劑不足以填補(bǔ)涂層間的空隙,從而形成了多孔隙的涂層結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋅粉從顆粒狀變?yōu)轺[狀時,增加了滲透距離(即迷宮效應(yīng)),更加強(qiáng)了物理屏蔽作用.同時降低了涂層的內(nèi)應(yīng)力,抑制涂層的龜裂、脫落,提高了涂層的粘結(jié)力和抗介質(zhì)滲透能力,從而提高了涂層的防腐蝕性能。
3.納米稀土元素及納米金屬添加劑
傳統(tǒng)的富鋅涂料只含鋅,由于在鋼基體受到腐蝕的初期,激烈的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致鋅粒子先于鐵粒子腐蝕,鋅是陽極,被腐蝕,鐵是陰極,得到保護(hù),從而起到犧牲陽極保護(hù)陰極的效果,但同時由于鐠、鐿、鑭的金屬活動性均排在鋅之前,故可以代替鋅粉達(dá)到更好的防腐效果。
4.石墨烯添加劑
石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的具有二維片層結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料,具有優(yōu)異的電性能和高的徑厚比(>200)以及薄的片層結(jié)構(gòu)(<1nm),是已知最薄、最強(qiáng)的材料。利用石墨烯具有超大的比表面積、優(yōu)異的防腐性能、導(dǎo)電性能,以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,可以制造防腐效果好、使用壽命長、無毒無污染、涂料涂層薄、適用范圍廣的新型復(fù)合材料。將石墨烯加入到防腐涂料中,可以大大降低了涂料漆膜的厚度。
5.基料的選擇
(1)選用澤馬專利產(chǎn)品
ZM99-01無機(jī)多功能防腐涂料;水性基料是以水性無機(jī)硅酸鋰粘結(jié)劑為基料的主要成分,其粒子水化半徑小,反應(yīng)性強(qiáng),模數(shù)高;硅酸鋰溶液粘度低,自干性快,生成的干膜不溶于水,由其制備成富鋅涂料無毒、無味、不燃,具有優(yōu)異的耐磨性、柔軟性、抗沖擊性、抗彎曲性、耐高低溫性、抗電焊切割性、及耐化學(xué)腐蝕性,粘接度≥10Mpa、耐濕熱性、耐鹽水性、乃鹽霧性≥5000h,涂膜表干1h(經(jīng)受雨淋、不起泡、不脫落)。
(2)摩爾比
ZM99-01水性基料具有高摩爾比,其M>5。
(3)添加催化劑和硅氧烷低聚物改性劑
高模數(shù)硅酸鹽水性無機(jī)富鋅涂料液料組分在制備過程中易出現(xiàn)粉徑分布不均,穩(wěn)定性差等問題導(dǎo)致涂料在存儲過程中出現(xiàn)凝膠化,在低表面處理鋼材等基體表面,上述涂層問題更容易發(fā)生。通過添加催化器、硅氧烷低聚物、改性劑使制得的高模數(shù)硅酸鹽溶液粒徑分布均勻、長時間不發(fā)生凝膠化反應(yīng),同時與鋅粉混合物反應(yīng)時涂層各部分反應(yīng)速率均勻,不發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
6.關(guān)于ZM99-01A37省工型防腐涂料
(1)關(guān)于鋅含量
鋅粉是一種化學(xué)活性顏料。鋅的活性比鐵高因此鋅在鋼鐵的表面作為犧牲陽極,對鋼鐵起到保護(hù)作用。同時鋅粉被腐蝕之后的產(chǎn)物可填充涂膜空隙,封閉涂膜損傷部位,是一種有效的防銹顏料,F(xiàn)在使用的環(huán)氧富鋅普遍存在鋅含量低(<80%),不能保證鋅粉之間及鋅粉同底材之間的電流傳遞。只有當(dāng)干膜中的金屬鋅含量超過96%時,才能呈現(xiàn)防腐效果好,存放過程中不會產(chǎn)生硬沉淀而影響使用。
(2)粘合劑選擇
在粘結(jié)劑的選擇上,結(jié)合長鏈、短鏈雙酚a型環(huán)氧樹脂的協(xié)同作用,選用改性環(huán)氧樹脂作為基料,使得涂層具有優(yōu)異的附著力、耐水、耐鹽霧等性能,可應(yīng)用于管道、橋梁、船舶、桿塔等鋼鐵基材,作為底涂層使用,防腐性能優(yōu)異。
7.涂料生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝
參見《北京澤馬新技術(shù)有限公司研制報告二》