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無機富鋅涂料 最早的富鋅涂料是在 19 世紀由澳大利亞人 Victor-Nightingale 發(fā)明的，用水玻璃加入鋅粉配制成了最初的加熱固化無機富鋅涂料。
中文名 無機富鋅涂料 時 間 19 世紀 作 用 屏蔽作用、電化學防護 領 域 化學
發(fā)展歷史
用鋅粉制造耐腐蝕涂層的研究最初在兩個不同的地方，以不同的思路展開。英國人是利用鋅粉加入有機漆料提供有機富鋅涂層，而澳大利亞人則是采用無機富鋅材料。澳大利亞的工程師 Victor-charles-ninghtingall 經過很長時間的苦心鉆研，于 1942 年在 悉尼市的供水系統沃羅挪拉管線（Woronora Pipeline）的一部分工程上應用硅酸鹽富鋅涂層。至此，富鋅涂料開始大規(guī)模的使用。20 世紀 50 年代初，美國人改進研制成功了后固化型無機富鋅涂料。20 世紀 70 年代末，國際上又發(fā)展了醇溶型自固化無機富鋅涂料。特別是隨著現代工業(yè)和社會的進步，涂料的生產越發(fā)強調 4E 原則，“Economy” 即（經濟）、“Efficiency”（效率）、“Ecology”（生態(tài)）、“Energy”（能源）。人們越來越重視環(huán)保，因此水性涂料越來越受到重視，雖然水性富鋅涂料在重防腐領域使用有許多弊端和技術難點，但水性涂料有逐步取代現有溶劑型涂料的趨勢，同時隨著時間的推移和技術的逐步改進，也必將取代溶劑型涂料。
防腐蝕機理
主要防腐作用有：屏蔽作用、電化學防護、涂膜自修復和鈍化作用。
（1）屏蔽作用，富鋅涂料的屏蔽作用重要靠難溶鹽的生成和腐蝕產物。傳統的富鋅涂料采用球狀鋅粉，它們之間是以點接觸的形式來傳輸電子，并和鋼材基體也保持電接觸。由于是點接觸，所以涂層的導通性較差，為了提高涂層的電導率，必須添加大量的鋅粉，此時的鋅粉的體積濃度遠遠超過了 CPVC，粘結劑不足以填補涂層間的空隙，從而形成了多孔隙的涂層結構�，F在很多鋅粉從顆粒狀變化為鱗片狀時，更加強了物理屏蔽作用，因為鱗片狀鋅粉的加入增加滲透距離的同時，在涂層中形成了無數的微小區(qū)域，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數之差，降低了涂層硬化時的收縮率、涂層內部的應力，抑制了涂層的龜裂、脫落，提高了涂層的粘結力和抗介質滲透能力，從而提高了涂層的防腐蝕性能。鋅的腐蝕產物隨腐蝕介質的不同而不同，有氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氧化鋅硫酸鋅等，由于這些物質的形成使得體積膨脹，填滿涂膜的空隙，從而防止鐵表面與氧、水等有害介質的進一步接觸，起著物理屏蔽作用。同時這些腐蝕產物可 以使涂膜緊密的結合起來，增大電阻，減緩電化學腐蝕的速率，鋅粉的消耗速率就會大大降低，其耐久性就會提高。
（2）犧牲鋅粉的保護作用富鋅涂料含有大量的鋅粉，鋅粒子之間，鋅粒子與鋼鐵表面之間緊密接觸，鋅電位比鐵更負，所以在電解質溶液中鋅原子容易失去電子變成陽極，鐵則為陰極。在陽極區(qū)鋅由于失去電子而被腐蝕掉，在陰極區(qū)鋼鐵表面不段得到電子，從而得到保護。
欲使涂膜導電發(fā)揮犧牲陽極的作用，要求整個涂層必須有良好的導通性，使整個涂層與鋼鐵基材體系形成電化學回路，富鋅涂層才能起到電化學保護作用。
（3）涂膜的自修補作用，當涂膜上有部位被機械損傷后，露出基體金屬，在較小面積內腐蝕電流能流向鋼鐵露出部分，則鋅的產物就沉積在此處形成一層保護膜，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，鋼材基體的電極電位不是一直處于受電化學保護的狀態(tài)，因此涂料對鋼材基材有著良好的鈍化作用。
種類
無機富鋅涂料主要用于防腐的，最早是由鈉水玻璃(泡水堿)加鋅粉的原始配方,經過鉀水玻璃,到現在使用新工藝制取的鋰水玻璃,發(fā)展到今天,其成分和工藝早已復雜化、優(yōu)良化。除填料鋅粉外,顏料種類與成分也多彩多姿,成膜基料成分也更為復雜,另外助劑(固化劑)的增加也使其分為后固型和自固型。
無機富鋅涂料有溶劑型和水性兩類。溶劑型無機富鋅涂料是以正硅酸乙酯為基料，因為正硅酸乙酯可以溶于有機溶劑，噴涂后，在溶劑揮發(fā)的同時正硅酸乙酯中的烷氧基吸收空氣中水分并發(fā)生水解反應，交聯固化成高分子硅氧烷聚合物。也就是硅酸乙酯水解縮聚，形成網狀高聚物涂膜的過程。
水性無機富鋅漆成膜初期,溶于水,但固化后,耐水性能優(yōu)良,可長期浸泡水中。由于其無有機溶劑,無異味、不燃不爆,施工工藝簡單,綜合成本低,施工工具易清洗,不污染環(huán)境,防腐年限長久,同時,某些品種較低孔隙率,因而可作熱噴鋅表面封閉劑,大有取代傳統的熱噴鋅(鋁)之勢。另外,良好的導電性,可帶漆焊、割,也是有機類環(huán)氧富鋅漆所不及,是新一代較具潛力的環(huán)保型涂料。
與工藝成熟的傳統熱噴鋅相比,水性無機富鋅的優(yōu)點也比較突出。首先,熱噴鋅是單一鋅層的犧牲陽極保護,其耐腐蝕速度僅取決于鋅層的厚度及溶解速度;而無機富鋅除了鋅層的保護,其復雜化學變化生成的硅酸鋰、硅酸鋅、堿式碳酸鹽等能更好覆蓋金屬表面。其次,熱噴鋅的孔隙率較高(一般為3%～5%),需另涂刷封閉劑;而水性無機富鋅漆膜的孔隙率較低(一般為1%以下),因而可作熱噴鋅表面封閉劑。再則,熱噴鋅工藝復雜,需高溫高壓裝置;而無機富鋅則噴涂、刷涂均可靈活操作,總的比較而言,無機富鋅反而綜合成本較低。
無機富鋅涂料 最早的富鋅涂料是在 19 世紀由澳大利亞人 Victor-Nightingale 發(fā)明的，用水玻璃加入鋅粉配制成了最初的加熱固化無機富鋅涂料。
中文名 無機富鋅涂料 時 間 19 世紀 作 用 屏蔽作用、電化學防護 領 域 化學
發(fā)展歷史
用鋅粉制造耐腐蝕涂層的研究最初在兩個不同的地方，以不同的思路展開。英國人是利用鋅粉加入有機漆料提供有機富鋅涂層，而澳大利亞人則是采用無機富鋅材料。澳大利亞的工程師 Victor-charles-ninghtingall 經過很長時間的苦心鉆研，于 1942 年在 悉尼市的供水系統沃羅挪拉管線（Woronora Pipeline）的一部分工程上應用硅酸鹽富鋅涂層。至此，富鋅涂料開始大規(guī)模的使用。20 世紀 50 年代初，美國人改進研制成功了后固化型無機富鋅涂料。20 世紀 70 年代末，國際上又發(fā)展了醇溶型自固化無機富鋅涂料。特別是隨著現代工業(yè)和社會的進步，涂料的生產越發(fā)強調 4E 原則，“Economy” 即（經濟）、“Efficiency”（效率）、“Ecology”（生態(tài)）、“Energy”（能源）。人們越來越重視環(huán)保，因此水性涂料越來越受到重視，雖然水性富鋅涂料在重防腐領域使用有許多弊端和技術難點，但水性涂料有逐步取代現有溶劑型涂料的趨勢，同時隨著時間的推移和技術的逐步改進，也必將取代溶劑型涂料。
防腐蝕機理
主要防腐作用有：屏蔽作用、電化學防護、涂膜自修復和鈍化作用。
（1）屏蔽作用，富鋅涂料的屏蔽作用重要靠難溶鹽的生成和腐蝕產物。傳統的富鋅涂料采用球狀鋅粉，它們之間是以點接觸的形式來傳輸電子，并和鋼材基體也保持電接觸。由于是點接觸，所以涂層的導通性較差，為了提高涂層的電導率，必須添加大量的鋅粉，此時的鋅粉的體積濃度遠遠超過了 CPVC，粘結劑不足以填補涂層間的空隙，從而形成了多孔隙的涂層結構�，F在很多鋅粉從顆粒狀變化為鱗片狀時，更加強了物理屏蔽作用，因為鱗片狀鋅粉的加入增加滲透距離的同時，在涂層中形成了無數的微小區(qū)域，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數之差，降低了涂層硬化時的收縮率、涂層內部的應力，抑制了涂層的龜裂、脫落，提高了涂層的粘結力和抗介質滲透能力，從而提高了涂層的防腐蝕性能。鋅的腐蝕產物隨腐蝕介質的不同而不同，有氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氧化鋅硫酸鋅等，由于這些物質的形成使得體積膨脹，填滿涂膜的空隙，從而防止鐵表面與氧、水等有害介質的進一步接觸，起著物理屏蔽作用。同時這些腐蝕產物可 以使涂膜緊密的結合起來，增大電阻，減緩電化學腐蝕的速率，鋅粉的消耗速率就會大大降低，其耐久性就會提高。
（2）犧牲鋅粉的保護作用富鋅涂料含有大量的鋅粉，鋅粒子之間，鋅粒子與鋼鐵表面之間緊密接觸，鋅電位比鐵更負，所以在電解質溶液中鋅原子容易失去電子變成陽極，鐵則為陰極。在陽極區(qū)鋅由于失去電子而被腐蝕掉，在陰極區(qū)鋼鐵表面不段得到電子，從而得到保護。
欲使涂膜導電發(fā)揮犧牲陽極的作用，要求整個涂層必須有良好的導通性，使整個涂層與鋼鐵基材體系形成電化學回路，富鋅涂層才能起到電化學保護作用。
（3）涂膜的自修補作用，當涂膜上有部位被機械損傷后，露出基體金屬，在較小面積內腐蝕電流能流向鋼鐵露出部分，則鋅的產物就沉積在此處形成一層保護膜，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，鋼材基體的電極電位不是一直處于受電化學保護的狀態(tài)，因此涂料對鋼材基材有著良好的鈍化作用。
種類
無機富鋅涂料主要用于防腐的，最早是由鈉水玻璃(泡水堿)加鋅粉的原始配方,經過鉀水玻璃,到現在使用新工藝制取的鋰水玻璃,發(fā)展到今天,其成分和工藝早已復雜化、優(yōu)良化。除填料鋅粉外,顏料種類與成分也多彩多姿,成膜基料成分也更為復雜,另外助劑(固化劑)的增加也使其分為后固型和自固型。
無機富鋅涂料有溶劑型和水性兩類。溶劑型無機富鋅涂料是以正硅酸乙酯為基料，因為正硅酸乙酯可以溶于有機溶劑，噴涂后，在溶劑揮發(fā)的同時正硅酸乙酯中的烷氧基吸收空氣中水分并發(fā)生水解反應，交聯固化成高分子硅氧烷聚合物。也就是硅酸乙酯水解縮聚，形成網狀高聚物涂膜的過程。
水性無機富鋅漆成膜初期,溶于水,但固化后,耐水性能優(yōu)良,可長期浸泡水中。由于其無有機溶劑,無異味、不燃不爆,施工工藝簡單,綜合成本低,施工工具易清洗,不污染環(huán)境,防腐年限長久,同時,某些品種較低孔隙率,因而可作熱噴鋅表面封閉劑,大有取代傳統的熱噴鋅(鋁)之勢。另外,良好的導電性,可帶漆焊、割,也是有機類環(huán)氧富鋅漆所不及,是新一代較具潛力的環(huán)保型涂料。
與工藝成熟的傳統熱噴鋅相比,水性無機富鋅的優(yōu)點也比較突出。首先,熱噴鋅是單一鋅層的犧牲陽極保護,其耐腐蝕速度僅取決于鋅層的厚度及溶解速度;而無機富鋅除了鋅層的保護,其復雜化學變化生成的硅酸鋰、硅酸鋅、堿式碳酸鹽等能更好覆蓋金屬表面。其次,熱噴鋅的孔隙率較高(一般為3%～5%),需另涂刷封閉劑;而水性無機富鋅漆膜的孔隙率較低(一般為1%以下),因而可作熱噴鋅表面封閉劑。再則,熱噴鋅工藝復雜,需高溫高壓裝置;而無機富鋅則噴涂、刷涂均可靈活操作,總的比較而言,無機富鋅反而綜合成本較低。
