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金屬的腐蝕,是金屬受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而被破壞的現(xiàn)象,長期以來,人們一直采用多種技術(shù)對金屬加以保護,防止腐蝕的發(fā)生。其中,金屬設(shè)備防腐蝕最有效、最常用的方法之一是在金屬表面涂敷防腐蝕涂層,以隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬基體。金屬防腐涂料和其它涂料一樣,其配方組成主要包括基料(樹脂)、顏填料和溶劑?;蠘渲浅赡の镔|(zhì),是涂料中的主要成分,它的分子結(jié)構(gòu)決定著金屬防腐涂料的主要性能;顏填料是用來輔助隔離腐蝕因素的,根據(jù)作用機理又可分為防銹顏料和片狀填料;溶劑分為有機溶劑或水,用來溶解基料樹脂,便于成膜。
金屬防腐涂料有以下主要品種:
1 金屬防腐涂料之環(huán)氧樹脂涂料
環(huán)氧樹脂是平均每個分子含有兩個或兩個以上環(huán)氧基的熱固性樹脂。環(huán)氧樹脂以其易于加工成型、固化物性能優(yōu)異等特點而被廣泛應(yīng)用,通過環(huán)氧結(jié)構(gòu)改性、環(huán)氧合金化、填充無機填料、膨脹單體改性等高性能化后可以制成金屬防腐涂料。環(huán)氧樹脂涂料有優(yōu)良的物理機械性能,最突出的對金屬的附著力強;耐化學(xué)藥品性和耐油性也很好,特別是耐堿性非常好。環(huán)氧樹脂涂料的主要成分是環(huán)氧樹脂及其固化劑,輔助成分有顏料、填料等。
2 金屬防腐涂料之聚氨酯涂料
聚氨酯涂料是以聚氨酯樹脂為基料,以顏料、填料等為輔助材料的涂料。聚氨酯涂料對各種施工環(huán)境和對象的適應(yīng)性較強,可以在低溫固化,可以在濕潤環(huán)境和潮濕的底材上施工,并且耐石油的性能突出。聚氨酯涂料的主要缺點是有較大的撫慰性和毒性。
聚氨酯產(chǎn)品是多種多樣的按產(chǎn)品的包裝形式可分為兩大類:單組分濕固化聚氨酯涂料和雙組分聚氨酯涂料。前者是含異氰酸基的預(yù)聚物,涂布以后,涂膜與空氣中的濕氣反應(yīng)而交聯(lián)固化。常用的有以蓖麻油醇解物或聚醚為基礎(chǔ)的預(yù)聚物。這種涂料的主要優(yōu)點是使用方便,可以防止現(xiàn)場配制的麻煩。主要缺點是色漆制造比較復(fù)雜,需要特殊的工藝方法,廢品的貯存期限一般也較短。后者包括多羥基組分與多異氰酸酯兩組分,使用前將兩組分混合,由多羥基組分中的羥基與多異氰酸酯組分中的異氰根反應(yīng)而交聯(lián)成膜。所采用的多羥基化合物的種類很多,如聚酯、聚醚、環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂等。涂層的耐熱、耐水和耐油性良好,但耐堿性較差。
3 金屬防腐涂料之鱗片樹脂涂料
金屬及某些無機化合物經(jīng)用物理或化學(xué)的特殊方法處置后,使其呈一定大小粒徑、微厚的薄片,工程上稱之為鱗片。以鱗片為填料,合成樹脂為成膜物質(zhì)(粘合劑)再加以其它添加劑,可制成耐腐蝕材料。鱗片樹脂涂料有下列共性:抗?jié)B透性好;收縮性小;抗沖擊性、耐磨性好。目前已有像玻璃片、云母、耐蝕金屬片、有機資料等鱗片樹脂涂料。實驗證明,其中對涂料影響最大的鱗片添加量及外表處置劑量。對施工性能影響較大的懸浮觸變劑、活性稀釋劑及顏料
3.1 金屬防腐涂料之玻璃鱗片涂料
玻璃片涂料是用微細片狀玻璃粉填充的一種涂料,其涂層不但可厚涂,而且由于片狀玻璃粉隔離作用很大,對水、水蒸氣、電解質(zhì)和氧的防滲透效果很好,一種優(yōu)異的重防腐涂料。采用適當規(guī)格的玻璃片填充的不飽和聚酯涂膜,透濕率比其它涂膜要小得多。玻璃片粒子的大小對于透過性的影響很大,例如,對3μm厚的玻璃片來說,其橫向尺寸小于420μm時,滲透性顯著增大;而大于420μm時,則對滲透性無影響并達到最低值。此外,玻璃片涂層的厚度也很重要,要使玻璃片涂料達到理想防腐效果,其涂層厚度必需在500μm以上。
3.2 金屬防腐涂料之云母鱗片涂料
云母是水鋁硅酸鹽,從結(jié)構(gòu)上來講它屬于層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽。云母的化學(xué)穩(wěn)定性好,耐堿性和耐有機溶劑性極好,經(jīng)研究得知,云母鱗片不飽和聚酯與玻璃鱗片不飽和聚酯涂料在同樣的環(huán)境條件下,化學(xué)穩(wěn)定性差不多;由于樹脂不耐堿,所以它同樣在質(zhì)量分數(shù)為20%碳酸鈉溶液中完全破壞。新近研制出云母樹脂薄膜(0.11mm該薄膜既具有鱗片樹脂的共性,又克服了鱗片樹脂資料自身的缺陷。
4 金屬防腐涂料之無機富鋅涂料
無機富鋅涂料有水性和溶劑型兩類。前者是以硅酸鈉為基料,后者是以正硅酸乙酯為基料的正硅酸乙酯可溶于有機溶劑,涂刷后,溶劑揮發(fā)的同時,正硅酸乙酯中的烷氧基吸收空氣中潮氣并發(fā)生水解反應(yīng),交聯(lián)固化成高分子硅氧烷聚合物。
由正硅酸乙酯與鋅粉(質(zhì)量含量為70%90%制成的富鋅涂料,鋅粉具有陰極保護作用,所以該涂層有好的耐熱性、耐磨性和耐溶劑性,同時有強的防銹性。其缺點是涂膜韌性差,往往需加一些有機樹脂進行改性。例如一種耐高溫、重防腐的新型涂料――HWE型無機硅酸鋅底漆已開發(fā)成功,該油漆主要由烷基硅酸酯、超細鋅粉、顏填料、特種助劑、固化劑等組成。粘度適中,熟化期短,具有優(yōu)異的耐熱、耐腐性。
鋅-鐵酸鹽顏料已被證明具有較大的應(yīng)用潛力。將α-Fe2O3和ZnO以摩爾比1∶1比例混合,加熱至1200℃發(fā)生固態(tài)反應(yīng),反應(yīng)物結(jié)晶為針狀結(jié)構(gòu)晶體。將此作為顏料與亞麻油混合可進一步制成涂料,對其性質(zhì)進行研究發(fā)現(xiàn),鋅-鐵酸鹽顏料具有較好的耐腐性,加入不會引起皂化的有機涂料中,可以大大提高涂料的金屬防腐性能。防護性能隨著顏料的增加而增強,并且力學(xué)性能也有較大提高。
5 金屬防腐涂料之高固體分涂料
普通防腐涂料中一般含有40%左右的可揮發(fā)成分,絕大多數(shù)為有機溶劑,涂料施工后會揮發(fā)到大氣中去,不只造成涂層缺陷,難以滿足防腐要求,而且也污染了環(huán)境。金屬防腐涂料因此提高涂料的固含量,降低其可揮發(fā)組分,成為涂料開發(fā)新的發(fā)展方向。目前,國外已研制出固體質(zhì)量含量很高(達95%金屬防腐涂料,該涂料性能優(yōu)越,已在油氣田及水電工業(yè)中得到應(yīng)用,并取得很好效果。
由于金屬防腐涂料具有性能優(yōu)異、制造方便、價格低廉等一些其它材料無法比擬的優(yōu)點,金屬防腐涂料因此在選擇防腐措施時成為優(yōu)先考慮的對象。隨著防腐技術(shù)的成熟,金屬防腐涂料也必將得到進一步發(fā)展。