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防銹漆的配方設計

2022-02-24  周工解涂   |  轉藏
   




防銹漆的主要組分是漆基、顏料、填料及輔助材料。對它們的選擇、使用以及彼此的配合是決定成功與否的關鍵。

1、漆基的選擇

漆基的功能在于粘結顏料和填料,同時把底材和面漆結合成牢固的整體,阻擋腐蝕介質的侵蝕。

(1)透水、透氣性

漆膜的透水透氣性與成膜物質、顏填料及它們的配合有密切關系。由于成膜物質的結構特點及成膜時的弊病,各種漆膜都有一定的滲透性,應盡可能控制在最低程度。

漆膜透水是生銹的先兆。透水性除與漆膜的結構氣孔有關之外,與漆膜的吸水性也有關。含有大量親水基團的成膜物質,由于大量吸水后,水逐步集結也能通過漆膜本體。

電解質可微量透過漆膜,例如醇酸漆的氯化鈉透過速度為

40μg/cm2·a,酚醛漆為4μg/cm2·a。

在考慮漆膜的抗滲性時,不能單純以清漆的透氣、透水性為依據,與不同顏料配合后,透氣、透水性變化很大。

漆膜透水后電阻值必然下降,故測定漆膜電阻變化對選擇漆基有一定的幫助。

(2)耐化學介質性能

成膜物質對水、海水、酸、堿、鹽等化學物質應有一定的穩定性,尤其耐堿性十分重要。防銹顏料多為堿性,如漆料耐堿性很差,則易被堿破壞,影響成膜性能,或生成大量金屬皂,不僅消耗較多的顏料,也使漆膜機械性能有所下降。更為嚴重的是,當發生電化學腐蝕時,在氧參與下,陰極反應中有OH-離子生成,在OH-作用下,漆膜附著力降低,易被鼓起,生成內含堿性溶液的“堿性泡”。

(3)與防銹顏料的配合

漆料應能較好地潤濕和分散顏料,并能容忍多量顏填料,以保證漆膜結構致密,施工時弊病少。從這方面考慮,油基漆比純粹合成樹脂漆好。酸價高的漆料不宜采用,它們與堿性顏料作用使涂料增稠甚至成膠,防銹性也較差。

(4)物理機械性能及其他

不同用用途的防銹漆,對物理機械性能有不同的要求,但幾個共性的問題應予以注意。

  • 干燥性

涂料的干燥性應與用途適應。在戶外大型金屬結構上使用的防銹漆,要選用自干并快干的漆料,以免受氣候條件的干擾;在工廠作業線上施工的涂料,如果要求自干,則應采用快干漆,以免占用大面積堆放場地,如果可以烘干,最好選用能低溫快干的漆料,以利于節能。

  • 附著力

對底漆來講,這是重要的指標。化學干燥和烘干的漆膜往往優于揮發干燥的漆膜。底漆與面漆應牢固結合,不能發生層間剝離,故在設計底漆時,應一并考慮面漆。

  • 硬度和韌性

有的涂層因裝飾的要求,底漆要經打磨方能涂裝面漆,故漆膜的硬度和強度應適應打磨;有些烘干底漆,在工件冷熱處理時不能發生龜裂;在面漆老化變硬時不能隨之脆裂或被揭起。

  • 耐油性

底漆干燥后涂裝面漆時,不能被面漆溶劑溶脹或溶解,不能因不慎沾污機油等而破壞。

  • 漆料的表面張力

在經過表面處理的粗糙表面上或在殘留銹跡的表面上涂裝底漆,如果漆料的表面張力小,則對表面的潤濕性好,使低凹處和孔隙都能涂上漆,而且不易產生針孔“雞眼”、縮邊等缺陷。

防銹漆用量很大,又是處于底層,在條件允許的情況下應盡可能采用資源多、價格低的漆料,常用的品種有酯膠、油基酚醛、醇酸、環氧酯、氯化橡膠等樹脂。

2、防銹顏料的應用

防銹顏料是防銹作用的主要體現者,在設計防銹漆時,應注意以下幾個方面:

(1)顏料的防銹性能

在實際應用時,應該與漆基品種、顏料體積濃度及輔助材料統盤考慮,才能得到較好結果。

(2)對漆膜透水、透氣性的影響

鋁粉、云母氧化鐵、鈣鐵粉及玻璃片等片狀顏料的屏蔽作用很好,但化學防銹性不足;化學防銹顏料因其形態和溶解性的關系,對漆膜的抗滲性增強作用不大。由于每種顏料在不同漆料中的穩定性、被潤濕和分散情況不同,施工性能和漆膜的質量還有差別,因而對抗滲性的影響也不同。所以,在防銹漆的試驗和設計時,不應過分依賴成膜物質或顏料某一方面的抗滲數據,而應該考慮和試驗它們配合后的抗滲性。以氯化鈉水溶液對各種漆膜的透過速度為例,當不含顏料時,透過速度大小的順序是:亞麻油>醇酸>酚醛>聚乙烯醇縮丁醛,加入各種顏料后,其透過速度并不按此順序變化。

(3)顏料及填料的配合

防銹漆中極少使用單一的顏料,通常要配合多種顏料和填料。不僅在經濟上合理,而且對防沉淀、施工及調節pH有益。雖然依照防銹機理將防銹漆分類,但很難截然分開,在配方上往往互相交叉,以達到取長補短的效果。例如鐵紅與鉻酸鹽、改性偏硼酸鋇與鋁粉及鐵紅、鋅鉻黃與鈦白、紅丹與鈣鐵粉等經常配合使用。鐵紅、紅土及鉛白對漆膜的吸水性影響不大;銻白可降低吸水性;氧化鋅能穩定pH,但吸水性增大;鋅鋇白和銳鈦型鈦白能促進漆膜粉化。滑石粉對防沉淀有效果,便于涂刷和打磨;高嶺土等可提高漆膜的耐蝕性。

(4)顏料的用量

每種料都有自己最適宜的顏料用量,按此用量,漆膜對介質的吸附性小,而電絕緣性和保護性最好。用量在臨界體積濃度以下時,防銹性能隨顏料體積濃度的增加而提高;超過臨界體積濃度時,則防銹性能大幅度下降。因此,在設計配方時,用量均在臨界體積濃度以下。防銹漆的顏料體積濃度應在30%以上,以33~35%最好。含鉛顏料稍高,紅丹和硅鉻酸鉛在35~40%左右。

(5)其他

氧化鋅、紅丹、鋁粉及鋅粉等不宜與酸價高的漆料配合。與鉛白配合的漆料,酸價在6~12 mgKOH/g可用,鋁粉要求在5mgKOH/g以下。鋁粉和鋅粉以臨用現配為好,否則在貯存時常發生增稠、變黑甚至發氣的現象。

3、助劑的應用

以助劑改善和提高防銹漆的性能,愈來愈受到人們的注意,效果十分明顯。

在提高防銹性方面,目前使用鉻酸與有機氮化合物的配價絡合物,例如鉻酸二苯胍、鉻酸叔戊酯及鉻酐等較多。

石油磺酸鋇鹽可以有效地抑制氯化鈉和過氧化氫的腐蝕。

采用環氧氯丙烷和低分子量環氧樹脂,可吸收過氯乙烯、氯化橡膠等含氯樹脂在光和高溫作用下分解出的氯化氫,而且能與樹脂分解物的雙鍵結合,增加其穩定性。

硬脂酸的鈣、鍶、鋇、鉛鹽有利于漆膜對熱和光的抵抗力。

各種防沉劑、增稠劑及防結皮劑已得到較廣泛的應用。

4、防銹漆的涂裝對象

對涂料研制者和使用者都應注意防銹漆的保護對象。對于黑色金屬,多數防銹漆均能適用;對于鋁等有色金屬及鍍鋅金屬表面,不能采用紅丹、鉻酸鉛等含鉛顏料,否則會加速腐蝕。

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