工业漆(重防腐)配方设计的理念以及过程

一个技术交流平台,说的越多越透彻越好,对于腐蚀,需要三个缺一不可的要素:温度,氧气分子和水分子。这就是防腐蚀常用耐盐雾测试而不用耐盐水的原因:因为耐盐雾有固定的温度35,充足的氧气(常压的空气)和含NaCl的水雾。大家有时会看到防腐蚀涂料在高温高湿的环境下更容易起泡生锈也是这个道理。

谈到此种现象可能是跟涂料的性能有关了。比如:涂料的颜基比不适当[涂膜阻氧阻水率低,界面处更容易产生阴阳腐蚀产生铁锈(铁锈在气泡里)和气体鼓泡]或者是湿附着力差或是防锈颜料性能差和防锈颜料用量不够或者是其它关键的助剂(比如说水分子阻换剂)没有!下面会谈到。我做的油漆耐盐雾都能达到500小时以上。一般来讲如今做防腐漆(水性和油性)都要求做耐盐雾,亚硝酸钠和钼酸酸钠虽然有较好的瞬间的抗闪锈性,但不利于耐盐雾性和环保性甚至致癌,故涂料这一块现在基本上已经不用,对于要开发新的产品在原则上应不予选用。我把我的经验跟大家交流一下,以推进中国水性漆的快速发展!

第一抗闪锈:
油性漆不存在抗闪锈性,据说油性涂料要想提高耐盐雾性最好的方法是提高碳钢的钝化膜质量和涂膜的附着力.那么水性漆的抗闪锈和耐盐雾是不是也可以从这方面入手呢,抗闪锈剂的加入是不是可以显著的提高碳钢的钝化膜质量呢,我根据以上原理选用了能挥发且能迅速钝化碳钢的抗闪锈剂。这种抗闪锈剂不含亚硝酸盐等无机盐类而全部是挥发性的有机物,成分最终全部挥发掉,这样在解决抗闪锈的同时不但不会影响涂膜的耐盐雾性反而能极大的提高耐盐雾性能!对抗闪锈的效果是相当的好。最后谈一下谈一下抗闪锈的影响因素:抗闪锈剂的种类,添加浓度和溶液的PH对效果影响较大!建议大家选用钝化型的抗闪锈剂。

第二耐盐雾性:
不管是油性还是水性涂料,其防锈性和耐盐雾性应遵循以下原则:
1. 选好相应的树脂和防绣颜料(环保无毒的这是发展的趋势),这是基础,树脂要对基材有非常好的干/湿附着力和防锈性,酸值要低且玻璃化温度至少要高于盐雾实验的温度35度(放在第6点说);颜料当然也要选具有优异的防锈性、涂膜抗起泡性和膜下钢板耐腐蚀性。值得推荐的环保防锈颜料有:美国哈罗克斯颜料公司的HALOX SZP-391和HALOX SW-111,磷酸锌铁MHH-LXT(优异),羟基亚磷酸锌,改性的无机颜(磷酸锌,三聚磷酸铝)等。跟铬酸盐或铅盐相比较就防锈性和抗起泡性而言:磷酸锌铁MHH-LXT要好许多,而HALOX SZP-391/HALOX SW-111和羟基亚磷酸锌跟其相当或更优越。前者是进口的虽然贵些但效果好出许多的。主要体现在具有优异的防锈性、涂膜抗起泡性和涂膜下钢板的耐腐蚀性。

2. 选填料,这既能降低成本,当然鳞片状的填料又更利于防腐蚀,当片状的填料平行于基材排列时,水分子氧分子要到达基材界面与钢铁发生作用要绕多几倍的路程,这样防锈性和耐盐雾性等性能会大大提高。!

3. 恰当的颜基比,这对耐盐雾性能非常的重要。合理的颜基比能使涂膜变得致密,具有较好的阻氧阻水率,能够有效的阻止水分子和氧分子穿过涂膜到达金属表面并且吸附在那里促使其发生阴阳极反应,产生气体鼓泡生锈等现象从而破坏涂层的附着力降低耐盐雾性能

4.好的湿附着力:干燥的涂膜除了具有良好的致密性和良好的干附着力以外,还要有非常好的湿附着力。这样的涂膜既具有很好的阻水性,渍水若干小时后又具有相当好的附湿着力来抵抗生锈和起泡。较好的湿附着力大于锈蚀时气泡产生的压力时,涂膜的生锈和气泡现象会降到最低从而提高了耐盐雾性。

5.水分子阻换剂:要想有非常出色的防锈和耐盐雾性第5点是至关重要的一点。有了再好的树脂,防锈颜料,恰当的颜基比和湿附着力,还是有一小部分水分子和氧分子能够穿过涂膜到达素材界面从而发生阴阳极反应产生气体鼓泡和生锈破坏附着力(腐蚀原理见第6点),从而降低耐盐雾性能。水分子阻换剂的作用就是涂膜覆盖素材界面后能够与金属原子紧密结合,阻止水分子到达素材界面并与之结合,这样就降低了水氧原子与铁原子发生阴阳极反应产生气体鼓泡和生锈现象,能够显著提高耐盐雾和防锈性能。天成晟化学公司有水分子阻换剂MHH-NH1000等

6.选择树脂和颜料:树脂的酸值尽量低,颜料的电阻值尽量大且PH值要程碱性尽量高,这样形成的涂膜电阻大不容易形成腐蚀电流,且树脂或涂膜的玻璃化温度至少高于盐雾实验温度35度,这样涂膜才不容易受到侵蚀。当防腐蚀涂料置于恶劣的环境中时由于水氧分子的入侵就会发生以下的阴阳极反应,产生腐蚀性的电解质,随着电解质向阴阳两极迁移形成腐蚀电流:
阳极:Fe-2e=Fe2+
阴极:有氧存在时:O2 + 2H2O + 4e =4OH-
无氧存在时:2H + 2e=H2 (水存在电解平衡:OH- + H+ = H2O)

无氧存在时会产生氢气,这就是上面说到的涂膜发生鼓泡的原因。从以上两个阴极反应可以看出只要涂膜的PH值呈碱性且很高的话,反应就不会向右进行从而阻止了氧分子的溶解;在无氧存在时由于PH较高,这样H+浓度就非常的低释氢反应就不会发生。故就抑制了阴极反应,没有了阴极反应阳极反应自然也就大大减低了。阴阳两极反应的停止就阻止了电子的传递,故涂膜的电阻就不会降低同时保持良好的防腐性。这就是要选择低酸值树脂高电阻高PH值颜料的原因。

至于玻璃化温度要高于35度大家容易理解。大家知道耐盐雾的规定温度是35度,若树脂的玻璃化温度低于35度的话,涂膜在35度的环境下很容易软化,自然就容易腐蚀了。

7.当然耐盐雾性能也跟涂膜的厚度也有相当大的关系,涂膜厚水氧分子要穿透涂层需要的时间就长。耐盐雾性与涂膜厚度成正比。

8.第4第5结合的话,耐盐雾很容易能够达到500-1000小时,若各个原料选择恰当且配方设计合理的话能耐1000小时以上也很容易,甚至达数千小时都易实现。

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