水性環(huán)氧防腐底漆耐鹽霧性能的影響因素分析總結(jié)
用水性環(huán)氧制作底漆具有附著力好,涂膜致密,耐腐蝕,耐水,耐鹽霧等諸多優(yōu)秀的性能。到底何種體系的水性環(huán)氧體系具有更高的耐鹽霧性呢?本文從分子結(jié)構(gòu)和防腐原理入手,詳細(xì)分析了影響耐鹽霧性的多種因素,可為水性環(huán)氧防腐底漆的配方設(shè)計提供參考。
一、使用助劑提高碳鋼鈍化膜的質(zhì)量
鈍化型抗閃銹劑,可增強干態(tài)和濕態(tài)的附著力;水分子阻換劑,將粘接界面變成疏水型;硅烷偶聯(lián)劑,可提高界面附著力。
二、提高涂膜干態(tài)和濕態(tài)下的附著力
需要選擇一個合適的樹脂固化體系。親水基含量相對較高的體系往往濕態(tài)粘接強度差,水分子滲透到界面的可能性大增。固化后的涂膜疏水性越強,水分就越難以滲透。固化后的涂膜跟底材的濕態(tài)附著力越好,水分即使?jié)B透到了漆膜底材界面,也難以破壞漆膜與底材界面的附著力。經(jīng)過鈍化的金屬界面濕附著力會好。
三、涂膜的Tg>35°C
這樣鹽霧試驗中,涂膜不會軟化,變形小就不易起泡。需要選擇一個合適的樹脂固化體系。固化的溫度和時間,影響交聯(lián)度,從而能影響Tg。固化體系的活化能,影響交聯(lián)度和固化速度,從而能影響Tg。固化劑分子中氨基和剛性基團的數(shù)量。氨基多,交聯(lián)度高,剛性基團多,Tg和涂膜硬度相對就較高,所以不易起泡。油性環(huán)氧的漆膜很容易Tg>35°C,因為均相體系中環(huán)氧樹脂分子和固化劑分子充分接觸纏繞。水性環(huán)氧則不同,以下因素會制約其交聯(lián)度。乳膠粒子的大小,粒子越粗,粒子中間部位很難接觸到固化劑的分子,交聯(lián)密下降,體現(xiàn)為涂膜硬度不夠。樹脂和固化劑的相容性,影響接觸機率;樹脂和固化劑的配比取決于殘留量,樹脂殘留多,則固化劑要減量;固化劑為水溶性的,樹脂為乳液,則樹脂殘留多,所以固化劑要適當(dāng)減量;樹脂、固化劑均為乳膠粒子,則樹脂、固化劑均會殘留,粒子大的組分殘留多,可考慮等當(dāng)量或粒子小的減量;自乳化環(huán)氧樹脂乳化油性固化劑的體系,硬度上來相對較慢,樹脂固化劑均會殘留,但樹脂殘留多,固化劑殘留少,所以固化劑要適當(dāng)減少;水乳型固化劑乳化油性環(huán)氧的體系,硬度上來相對較慢,樹脂固化劑均會殘留,但樹脂殘留多,固化劑殘留少,所以固化劑要適當(dāng)減少;乳液型自乳化固化劑配合自乳化環(huán)氧體系,二者可相互乳化,相容性較好,二者接觸充分,盡管二者均有殘留,但相對殘留少,可考慮等當(dāng)量配比,該體系相對具有更高的耐鹽霧性能。
四、合適的顏基比,使樹脂能充分浸潤顏料體系
一般PVC在25-35%是比較合適的選擇范圍。
五、形成堿性涂膜,可阻止電化學(xué)反應(yīng),防止析出氫氣導(dǎo)致鼓泡
腐蝕發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng):
在一般情況下,只要水中有0.4摩爾/升的鹽的濃度,鈉和氯離子就可以穿過涂膜擴散,因此在有鹽霧的情況下,下列陰極反應(yīng)就可能發(fā)生。
有氧存在時:O2 + 2H2O + 4e =4OH-
無氧存在時:2H+ + 2e=H2 (因為水存在電解平衡:OH- + H+ = H2O)
對應(yīng)的陽極也發(fā)生以下反應(yīng):Fe-2e=Fe2+
陰極和陽極反應(yīng)的結(jié)果,生成氫氧化亞鐵,隨后氧化成帶結(jié)合水的三氧化二鐵。離子透過涂膜比水和氧慢得多,涂膜所含OH-會選擇性的吸收陽離子透過涂膜(如鈉離子)。經(jīng)研究證實,陽離子透過涂膜結(jié)果使得涂膜起泡脫落。無氧存在時會產(chǎn)生氫氣,這就是上面說到的涂膜發(fā)生鼓泡的另外一個原因。以上兩個陰極反應(yīng)可以看出,只要涂膜的PH值呈堿性且很高的話,反應(yīng)就不會向右進行從而阻止了氧分子的溶解;在無氧存在時由于PH較高,這樣H+濃度就非常的低,釋氫反應(yīng)就不會發(fā)生。故就抑制了陰極反應(yīng),沒有了陰極反應(yīng),極反應(yīng)自然也就大大減低了。陰陽兩極反應(yīng)的停止就阻止了電子的傳遞,故涂膜的電阻就不會降低同時保持良好的防腐性。
六、 顏填料的選擇尤其是防銹顏料的選擇
防銹顏料分為物理防銹和化學(xué)防銹兩種,前者有云母氧化鐵和超細(xì)云母粉,這些片狀物料能增強漆膜的致密性,對腐蝕介質(zhì)起屏蔽作用,降低滲透率;后者如鉛系、鉻酸鹽、磷酸鹽顏料,原采用磷酸鋅和三聚磷酸鋁,后在配方中使用一種新型的復(fù)合磷酸鋁為主防銹顏料,以磷酸鋅和三聚磷酸鋁為輔,磷酸鹽離解產(chǎn)生的磷酸根可使金屬表面鈍化,引起陽極極化,而鋅粒子和鋁離子則在陰極反應(yīng)引起陰極極化??纱蟠筇岣咄磕さ姆冷P能力。
七、交聯(lián)密度(參照第3點)
乳膠粒子的大小,影響樹脂和固化劑的混合均勻度,從而影響交聯(lián)度。選擇粒徑小的環(huán)氧或者固化劑乳液,具有更高的交聯(lián)密度。多官能度的樹脂和固化劑體系,提高交聯(lián)密度。相容性好,成膜性好,影響混合均勻度和相互接觸機率,從而影響交聯(lián)度。
合適的固化溫度和時間。樹脂和固化劑體系的活化能?;钚愿叩沫h(huán)氧體系在相同溫度下具有更高的交聯(lián)度和更快的固化速度。樹脂/ 固化劑的當(dāng)量比,影響交聯(lián)度。
八、涂膜的的厚度
當(dāng)然耐鹽霧性能也跟涂膜的厚度也有相當(dāng)大的關(guān)系,涂膜厚,水、氧分子要穿透涂層需要的時間就長。耐鹽霧性與涂膜厚度成正比。
九、樹脂中單官能團或增塑型乳化劑的含量
外乳化類型通過添加乳化劑后相轉(zhuǎn)變的方式乳化環(huán)氧,乳化劑有單環(huán)氧基的或者增塑型的,往往需要添加10-20%才能充分乳化環(huán)氧樹脂,影響固化物的致密性和耐熱性、硬度、耐腐蝕性等參數(shù),自乳化性環(huán)氧乳液為雙官能團環(huán)氧樹脂接入親水基,交聯(lián)密度高,耐腐蝕性相對較高。自乳化環(huán)氧體系,配合胺類固化劑及堿性顏料固化后形成了堿性較高的涂膜,可阻止電化學(xué)反應(yīng),抑制腐蝕金屬和防止陽離子堆積和析出氫氣導(dǎo)致起泡。
十、環(huán)氧固化劑體系中親水基和疏水基的相對和絕對數(shù)量
親水基含量高,如親水型分子結(jié)構(gòu)的固化劑,固化后的涂膜水分透入的機率大增,耐鹽霧性受影響。反之,疏水基含量高,如油性固化劑,固化后形成的涂膜具有天然憎水性,濕態(tài)附著力提高,水分透入的機率減少,耐鹽霧性較高。親水基和疏水基含量均高,相比單純的親水基含量高,固化后的涂膜具有一定的疏水性,耐鹽霧性相對提高。環(huán)氧固化劑體系相對較少的親水基具有更高的憎水性、濕態(tài)附著力和耐鹽霧性。
十一、夢能科技
夢能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計、涂裝施工為一體的科技公司,夢能科技專長于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。