防锈除锈
防锈涂料的三大种类,防锈涂料的组成成分
来源: 发布日期: 2021-03-15

为了减缓腐蚀的发生,最有效、简单、经济的方法 就是在钢铁表面涂刷防腐涂料。为了获得优良的耐腐蚀性能,涂刷前必须把底材上的铁锈清除干净。由于铁锈是一种疏松的、多孔的、不断产生(膨胀)的物质,如果不除尽就在铸铁表面上涂刷会导致漆膜的防腐效果很差,所以铸铁的表面处理对于防腐涂料来说是至关重要的。

防锈涂料的三大种类,防锈涂料的组成成分

但是在实际应用中也会遇到一些无法彻底除锈或者根本无法除锈的场景,例如大型建筑外立面、 桥梁、结构复杂的设备、煤气储气柜等钢结构在维修过程中,由于受施工条件的限制,不能采用喷砂或喷丸等方法除锈,而只好用手工或电动工具除锈,其结果必然残留铁锈和各种腐蚀残余物,即使采用价格昂贵、性能优良的防锈涂料也难以发挥作用。还有受施工条件的限制,如气候、湿度等外界因素的影响,使得常规的防腐、防锈涂料根本无法使用。

除锈工作在整个涂装过程中所占的工序较长。防锈涂料除具有可在残锈钢铁表面直接施工,并能起到一般底漆的作用等特点之外,还具有涂刷性好,易于施工,能在锌或镀锌层上直接进行施工的特点。可节省人力、工时、设备、经费,有助于涂装作业劳动生产率的大幅度提高。因此开发一种使用要求相对宽泛的涂料就显得尤为必要。 化学防锈涂料通常分为一般化学防锈涂料、预涂底漆和防锈涂料三大类。一般化学防锈涂料按所用化学防锈颜料的不同,通常又分为五类,即红丹防锈底漆、锌黄防锈底漆、磷酸盐-铬酸盐防锈底漆、偏硼酸钡防锈底漆和有机酸盐防锈底漆。

防锈涂料的三大类

1.稳定型防锈涂料

此类型的稳锈作用原理主要是利用活性防锈颜料、稳锈剂在涂层中的缓慢水解而产生的配位络阴离子与活泼的铁锈形成难溶的复杂多酸络合物,以达到稳定锈蚀的目的。常用的活性防锈颜料和稳锈剂有磷酸盐、铁酸(锶、钡、钙、镁)盐、铬酸(锌、钡、钙)盐、有机氮碱(如铬酸二苯胍、铬酸胍等)。在防锈涂料中,由于原料和配比的不同,对锈蚀所起的稳定作用也有差别。因此,可制得多品种、多性能的产品,以便在不同锈蚀程度的钢铁表面上使用,满足不同的使用要求。根据所用原料的不同,稳定型防锈涂料的代表性品种有含氮有机碱、R-二胺缩丙酮等作为稳定剂的稳定型防锈涂料。稳定型防锈涂料不含有机、无机酸及其它转化剂,对铁锈的作用小,使铁锈稳定的速率慢,只适合于锈层较薄(一般在50μm以下,在30μm之内更好)的钢铁表面上使用。正因为它不含酸和其它转化剂,所以对待涂装的钢铁表面条件要求较宽,适用面广。在锈蚀不均、残留坚实氧化皮或旧涂膜的钢铁表面均可以进行涂装,对无锈钢铁表面也有很好的防锈作用。

防锈涂料的三大种类,防锈涂料的组成成分

2.渗透型防锈涂料

此类涂料是利用漆料对疏松铁锈的润湿渗透作用将铁锈分隔开并将其包围。其既不含稳锈剂也不含转化剂,对铁锈几乎不起什么化学作用,因此它主要适用于锈蚀较久、化学污染较少的钢铁表面施工,尤其是对钢铁结构的一些铆接或螺栓部位。磷酸锌和铬酸锌水解后能与铁锈反应生成难溶的杂多酸盐络合物,从而对铁锈起稳定作用,同时它还能与有机氨碱(如铬酸胍、铬酸二苯胍等)反应,形成不溶性更大的复杂多酸络合物;若在涂料配方中加入适量的氧化锌,它水解生成的氢氧化锌能和酸性铁锈反应形成类似于四氧化三铁的稳定结构;在铁红防锈涂料中以氧化铝代替70% ~ 80%的铁红,因为氧化铝是很稳定的尖晶石结构,所以对钢铁有很好的保护作用。这些方法都能有效地提高溶剂型稳定型防锈涂料的防锈性能。

以上这2 种类型的防锈涂料因为不能将铁锈转化掉,所以只能起到封闭铁锈的作用,若铁锈中残存水分或者漆膜对水汽和氧气的阻隔性能不够理想时,这将无法保证漆膜具有持久的保护特性。

3.转化型防锈涂料

亦称反应型防锈涂料,除含有一般涂料的组分外,还含有一种能和铁锈起化学反应使有害的铁锈转化为无害的或具有一定保护作用的络合物或螯合物。这种能与铁锈起化学反应的物质称为转化剂(如磷酸、亚铁氰化钾或鞣酸、水杨酸等)。转化型防锈涂料因含有机、无机酸和其它转化剂,对铁锈的作用快,可在锈层较厚(40~100 μm)的钢铁表面施工,适用于锈蚀比较均匀且无残余氧化皮及片状厚锈的钢铁表面。维修重涂时应除尽旧涂膜。但因锈层厚度及均匀性与转化液之间的数量关系难以准确确定,转化液用量不足,铁锈转化不完全,用量过多有余酸,均会影响防腐蚀性能。

防锈涂料的组成成分

1.树脂的选择

防锈涂料广泛应用的成膜物质有醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和苯丙乳液等。这些树脂中醇酸树脂与面漆的配套性较差,仅适用于普通溶剂(汽油、乙醇等)所做的面漆。液态的酚醛树脂存放期一般不超过半年,应用较多的油溶性固态纯酚醛树脂存放期也不超过半年,应用这类树脂所生产的底漆由于存放期短会给生产和应用带来不便。适用于水性体系常用的有水性环氧树脂、丙烯酸树脂的水分散体和苯丙乳液等。

以环氧树脂为主要成分制备的“带湿带锈涂装底漆”,其能与大多数涂料配套使用,也可单独作为防锈涂料使用, 尤其是可直接用于高压水除锈后的返锈和潮湿钢板表面, 解决了高压水处 理表面技术应用后处理技术的难题。但是由于环氧树脂相对分子质量较大,体系黏度高,在施工过程中需用甲苯等有机溶剂调节至适合的施工黏度方可涂刷;采用了对环境污染较严重的重金属颜料铬系颜料为锈转化剂,仍然没有解决涂料毒性大的问题。

以丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸以及磷酸酯功能性单体合成了一种功能性乳液,用该乳液配制的水性防锈涂料涂膜能在3%的盐水中浸泡时间超过 720h。

其余还有以天然植物多磷酸酯为渗透性转化螯合剂、丙烯酸胶乳为成膜物、亚铁氰化钾为转化协同剂 及填料制备的一种多功能水性防腐涂料。和以亚麻油、顺丁烯二酸酐和改性酚醛树脂加合而成的水性树脂为基料,与防锈颜填料混合也可配制出一种新型水溶性防锈涂料。

防锈涂料的三大种类,防锈涂料的组成成分

2.颜料的选择

锈蚀的钢铁表面至少由2 层组成,里层是相对密实的磁铁锈,外层是较松散的纤铁锈,少量的晶体针铁锈分布在2层内。铁锈由内外2层组成,外层浮松锈蚀层和内层牢固锈蚀层。

以典型的纯丙及苯丙复合乳液为成膜物质为例, 其以三聚磷酸铝、磷酸锌、氧化锌、滑石粉、硫酸钡等为颜填料制备出底面合一的水性带锈防锈涂料。该涂料以稳定型和渗透型集为一体的带锈防锈涂料。由此也可以看出目前市场上防腐涂料中大多都是以采用活性颜料或填料来提高防腐涂料的使用寿命。

以磷酸盐作为防锈涂料的颜填料举例:

磷酸盐作为防锈颜料的品种较多,如磷酸锌、磷酸铁铵、磷酸铁、磷酸铬、磷酸钙、磷酸钡等。在使用磷酸锌时,它能和金属表面及成膜树脂形成高分子络合物,因此它的防锈效果最好。应用磷酸锌的最大优点是对成膜物质的选择范围较广,一般在油基、醇酸树脂、硝基纤维素、环氧树脂等成膜物质中均可使用,在水性漆和预涂底漆中也可应用。它的最大缺点是单独使用时体积浓度必须很高,而且效果也不理想。一般和四盐基锌黄、铬酸锶、氧化锌等配合使用(其用量为总颜料量的20%~30%)时,防锈性和抗起泡性均有较大改善、因此磷酸锌-铬酸盐防锈底漆一般由磷酸锌、四盐基锌黄、铬酸锶、滑石粉和醇酸树脂漆料配制而成。适宜在不宜使用红丹防锈底漆或表面处理不干净的时候使用这种防锈底漆。

三聚磷酸盐由于酸性、水溶解度等原因,会破坏树脂的稳定性。故采用碱性物质与三聚磷酸盐反应,获得更适宜的pH值和溶解性。为了解决这一问题,氧 化锌被作为改性物质配套使用,在三聚磷酸盐中添加 15%以上的就能得到pH为6~7的颜料产品,但成本和对环境的影响制约了它的使用。

焦磷酸根离子的防锈能力强于三聚磷酸根离子,是迄今发现的防锈能力最强的磷酸盐。

  3.填充料的选择

将硅灰石、云母以及重晶石在内的多种颜料体系比较后会发现,硅灰石在很宽的用量范围内都有很好效果,其中表面经过有机基团(硅烷或钛酸盐)修饰处理的超细粒径的硅灰石效果尤为明显。硅灰石不仅可有效缓冲三聚磷酸盐颜料体系中的酸性,而且针状和纤维状颗粒形态结构可起隔离屏蔽作用,保护金属表面不发生腐蚀,同时还可增强涂膜的强度。

4.转化剂的选择

防锈涂料的三大种类,防锈涂料的组成成分

①采用磷酸和单宁酸作为铁锈转化剂,单宁酸与铁离子反应生成单宁酸铁螯合物。丹宁酸-磷酸都能渗透到锈层内发生反应生成丹宁酸铁和磷酸铁膜,但随着反应时间的延长,红外光谱仪显示锈层内层的磁铁锈浓度相对于外层纤铁锈和针铁锈浓度不断增大,表明锈转化剂并未完全渗透到锈层内部。应特别注意的是一种基于丹宁酸和磷酸的锈转化剂,它毒性低,而且丹宁酸可再生。锈转化剂的效果取决于丹宁酸的种类、浓度、磷酸的浓度、钢铁的腐蚀情况、铁锈与转 化剂的反应时间、其它助剂的影响和使用方法。

但是水性防锈涂料现存的问题是:目前大多数有效 的锈转化剂和锈稳定剂如单宁酸和磷化液配制的锈转 化剂、三聚磷酸铝颜料多为酸性,很容易使乳胶体系不稳定,限制了水性防锈涂料的发展。

防锈涂料还需要解决的问题

防锈涂料只适合于在锈层厚度为30~40 μm 的钢铁表面施工,超过厚度的锈、表面疏松的浮锈应除去,因为这些物质就像表面黏附的尘土一样,本来就和底材没有良好的附着力,即使涂刷了防锈涂料也只能将这部分浮锈转化掉,再者是涂料不能和牢固的锈蚀层发生作用,所以会造成附着力很差且装饰效果不好。

水性防锈涂料不能过度稀释,否则涂膜太薄,涂料中所含铁锈转化剂无法将锈层完全转化从而无法达到预期的效果。从目前技术的发展趋势来看该类涂料因为其中含有酸性物质如单宁酸等,所以对其耐、酸碱性能均不做要求,并只能做底漆来使用。

青岛恩泽化工有限公司是一家水性乳液、涂料乳液、涂料助剂、稳定剂等产品研发、生产、销售于一体的综合型高新技术企业。公司一直本着“ 勤奋、诚信、务实、创新 ”经营理念,严格控制生产工艺,不断提高产品品质。在提供产品的同时,我公司更加重视售后服务及技术支持。目前我公司的客户网络遍及全国,与众多大中型企业建立长期稳定的合作关系。

编辑:

推荐资讯