水性带锈防锈涂料的制备
2021-06-21 13:23 浏览:255
水性带锈防锈涂料的制备
姬振行，袁振，代凤鸣，王子航，张博扬(中电保力(北京)科技有限公司，北京 100062)
0 前 言
众所周知，金属在潮湿大气或者海洋环境中极易被腐蚀，腐蚀每年给全球各国造成的经济损失巨大。而腐蚀导致无法回收的金属材料约为被腐蚀金属材料的20%，金属腐蚀不仅造成巨大的经济损失，也容易引发安全事故，造成人员伤亡。涂覆防腐涂层是保护钢材有效与经济的方法。随着人们对环境保护越来越重视，防腐涂料朝着绿色化、水性化等环境友好化方向发展。
针对已生锈的铁制构件，为了获得优异的防腐性能，传统工艺步是把底部钢结构构件上的锈清除，直至露出金属光泽，该工序工作繁重、生产效益低，并且锈尘对人体危害极大。本实验旨在开发一种能够在一定的带锈表面直接施工的涂料，利用树脂本身的反应基团以及活性的防锈颜填料，可以和锈层发生固相反应，形成稳定的鞣酸铁络合物，达到稳定带锈涂装表面目的。同时，面漆在基材表面形成致密的防腐蚀层，进一步保护构件。
1 实验部分
本涂料体系由锈稳定涂料作为底漆、防锈涂料作为面漆。
1.1 实验原材料与主要设备(见表1、表2)
1.2 生产工艺
涂料的制备工艺分为两步：颜填料浆体制备和涂料制备。
1.2.1 颜填料浆体制备工艺(见图1)
1.2.2 涂料制备工艺(见图2)
1.3 基础配方
底漆和面漆配方见表3和表4。
注：颜填料浆体制备转速为800 r/min左右，涂料制备转速为450 r/min左右，后以100～150目的过滤网过滤，贮存至容器内24 h后待检。
1.4 测试方法
底漆主要是与底部锈反应，提供良好的附着力，对耐盐雾性能几乎无贡献。底漆与锈反应，根据划格法测试为1级。因此，底涂涂料配方能够满足目前工程应用。影响耐盐雾性能主要为面漆，其影响因素包括：颜基比、乳液种类、颜填料的种类等。根据GB/T1771—2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》对制备的防锈涂料进行与耐盐雾性能测试。
2 结果与讨论
2.1 颜基比
将颜基比分别控制在3∶ 1、2∶ 1、1∶ 1、1∶ 2、1∶3，其他因素的比例不变，考察颜基比因素对耐盐雾性能影响，并考虑到产品的经济性，其对比测试结果如表5所示。
本涂料耐盐雾性要求不低于48 h，因此，颜基比1∶2和1∶3符合要求。而1∶2的颜基比价格相对低，因此，选择比例为1∶2。
2.2 乳液种类
乳液种类非常多，耐化学性能好的是含氟类的乳液，其耐盐雾性能和两种普通用在金属上其他种类乳液(纯丙乳液和环氧乳液)对比，测试结果如表6所示。
氟乳液制备的涂层耐盐雾性能好，主要原因是相同颜基比下，与其他两种乳液相比氟乳液有以下优点：体系游离官能团多，胶束粒子的极小，体系树脂固化交联度高，形成涂层致密。本涂层耐热、耐水性好，有利于隔断水、氧气侵入膜层，从而耐盐雾性能比较高。
2.3 颜填料种类
据文献报道，对防锈有改良作用的颜填料种类为磷酸锌和云母粉，本实验将其与一般的重钙粉和石英砂做对比。按照配方制备测试涂料，测试其耐盐雾性能，对比结果见表7所示。
磷酸锌和云母粉制备的涂层耐盐雾性能好，主要原因是：首先，磷酸根离子与3价铁离子作用生成络合物，形成以磷酸铁为主体的坚固的保护膜，这种致密的钝化膜不溶于水，硬度高，具有良好的防锈效果；其次，云母粉二维片状晶体结构，阻隔水气穿透，提高涂膜的耐水气、耐盐雾性。因此，用磷酸锌和云母粉制备的涂料具有优异的耐盐雾性能和防锈性能。此外，助剂因素添加量极小，对于涂料性能影响微乎其微。因此，不在此进行详细讨论。
确定防锈涂料底、面漆佳的配比为前表3、表4所示。后对涂料进行基本性能测试，见表8。
3 施工性
按照施工工艺流程，先将底部铁片处理表面：除去表面氧化皮、涂料、老旧锈层等，依次刷底漆，间隔2h后刷面漆，干燥后见图3所示。
如图3所示，左侧为未喷涂涂料形态；中间为喷涂底漆后状态，底漆与锈反应初始为蓝色，形成新的保护层；右侧为刷涂面漆后，这时候铁锈与高分子材料生成物为黑色，涂层表面平整，无气泡。由此可见，本实验制备的水性带锈防锈涂料可形成致密的膜层，能够满足绝大多数工程的需求。
4 结 语
(1)本实验通过制备带锈涂装用水性底漆，涂装保护的面漆后，对耐5%盐雾时间超过240 h，性能优越。
(2)考察了颜基比、乳液种类、填料种类对耐盐雾性能影响，找到了各因素佳条件，优化涂料配方。
(3)后测试涂料的基本性能，施工后涂层表面正常，形成致密的保护层。
