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 20  專注高分子材料

抗紫(zi)外線、抗黃變

談談水性涂料的閃銹現象及防閃銹劑

?? ? ? 所謂(wei)水(shui)性涂(tu)料的閃銹,就是指在(zai)施工和干燥過程(cheng)中金(jin)屬的腐(fu)(fu)蝕,也叫(jiao)施工過程(cheng)腐(fu)(fu)蝕。干燥過程(cheng)中由于(yu)有(you)水(shui)和氧的存(cun)在(zai),容易發生腐(fu)(fu)蝕,特別是在(zai)高碳鋼或者鑄鐵件上。它是相對于(yu)涂(tu)膜干透(tou)后的初期腐(fu)(fu)蝕、中期腐(fu)(fu)蝕、長(chang)期腐(fu)(fu)蝕而言的。在(zai)涂(tu)膜還沒干透之(zhi)前(qian),其他(ta)防(fang)(fang)銹(xiu)措(cuo)施如(ru)鋅粉、阻隔、惰性等防(fang)(fang)腐功(gong)能還沒起作用(yong),這時往往需要在(zai)配(pei)方中添加防(fang)(fang)閃銹(xiu)劑來防(fang)(fang)止閃銹(xiu)的發生(sheng)。

? ? ? 一般(ban)來講,閃(shan)銹抑制劑的作(zuo)用機理與涂(tu)料(liao)長效防腐(fu)蝕(shi)機理是一致的,主(zhu)要有緩蝕(shi)型(xing)、鈍化型(xing)和屏(ping)蔽(bi)型(xing)等。由于閃(shan)銹(xiu)現象也是(shi)電(dian)化(hua)學作用(yong)產生的,也是(shi)原電(dian)池(chi)原理,因此一切在水存在的條件下能減慢(man)原電(dian)池(chi)反應的物(wu)質或其組合都可以用(yong)為(wei)防閃(shan)銹(xiu)劑。防閃(shan)銹(xiu)劑的功效作用(yong)比(bi)較快速。

? ? ? 傳統(tong)的亞硝酸(suan)鈉、鉬(mu)酸(suan)鈉、鉻酸(suan)鍶等,這類產品價(jia)格(ge)便宜(yi),效果明(ming)顯,用量較低,當前(qian)市場上仍(reng)有相當的競爭力(li),但(dan)缺(que)點是不(bu)環(huan)保、有毒,亞硝酸(suan)鹽在水性(xing)體系中容(rong)易失去防閃銹(xiu)活性(xing)。有機高分(fen)子胺復配(pei)的(de)產(chan)品,歐美各(ge)助劑廠家有相當多的(de)類似(si)產(chan)品,國內(nei)也有廠家在做(zuo),這(zhe)一類的(de)產(chan)品是在傳統(tong)產(chan)品的(de)基礎上開發的(de)替代品,或對其性能進一步的(de)提高和拓寬。

? ? ? 不(bu)同(tong)金屬底材,水性涂料(liao)施工(gong)過程中(zhong)閃銹現(xian)象的(de)產生快(kuai)慢(man)或程度不(bu)同(tong),因此閃銹抑制劑的(de)選(xuan)擇和添(tian)加量(liang)也是有(you)區(qu)別的(de)。如鑄鐵,這(zhe)(zhe)是較難解(jie)決(jue)的底(di)材(cai)(cai),在濕度高至85%以(yi)上時,亞硝(xiao)酸鈉幾乎無作用,同樣,鋁板作為底(di)材(cai)(cai)也非常(chang)容易(yi)出現閃銹,但這(zhe)(zhe)是相對(dui)容易(yi)解(jie)決(jue)的底(di)材(cai)(cai)。至于(yu)大多數鋼鐵(tie)等(deng)金屬底材,在(zai)解決(jue)閃銹(xiu)方(fang)面不是難題,但要綜(zong)合考慮閃銹(xiu)抑制性(xing)、罐內防腐蝕及長效防腐蝕方(fang)面的平衡,可以(yi)用炔醇基與苯甲(jia)酸鈉搭配應(ying)用或者將亞硝酸鈉與其(qi)他的防閃銹(xiu)助劑復配使用。

? ? ? 由于水性(xing)樹脂(zhi)結構的(de)(de)復雜(za)性(xing),市場上(shang)的(de)(de)防閃銹抑制劑也(ye)在發生變(bian)化,傳統的(de)(de)油(you)性(xing)防閃銹抑制劑(三聚磷酸酯及(ji)亞硝(xiao)酸鹽(yan))等物(wu)質并(bing)不能在現有(you)的(de)(de)水性(xing)涂料(liao)技術中良好的(de)(de)應用(yong)。水(shui)(shui)性(xing)涂料配(pei)方中存在大(da)量水(shui)(shui),而金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)材*大(da)腐(fu)蝕(shi)原因就是水(shui)(shui),主要是水(shui)(shui)中氫鍵(jian)與金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)材離(li)子反應,實(shi)現快速腐(fu)蝕(shi)。

? ? ? 為了解決水性涂料對金屬基材抑制腐蝕,我們一般在配方中會增加帶有反應性、功能性溶劑或者一些特殊功能性助劑來抑制水性涂料對金屬基材腐蝕。工程師經常添加一類含有羥基的胺類活性稀釋劑,如N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)中和劑來中和聚氨酯、水性丙烯酸氨基烤漆或水性環氧酯防銹漆,用DMEA或(huo)AMP-95,將pH值調至11左(zuo)右,乳液型丙烯酸防銹(xiu)漆(qi)也幾(ji)乎(hu)不(bu)再出現閃(shan)銹(xiu)現象,即使(shi)在90%濕度條件下也是如此,而采用氨水、乙醇胺、環已胺等胺中和的乳液型丙烯酸涂料,即使將pH值調至9.5左右,也很容易出現閃銹。


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? ? ? 從(cong)閃銹抑(yi)制機理方面(mian)進(jin)(jin)行分析,DMEA中(zhong)的氮原(yuan)子(zi)所含(han)孤對電(dian)(dian)(dian)子(zi)可被失去電(dian)(dian)(dian)子(zi)的金屬(shu)離子(zi)所捕獲,從(cong)而阻礙(ai)了金屬(shu)底材的進(jin)(jin)一步陽(yang)極化(hua)。DMEA相(xiang)(xiang)對在水(shui)性體系中(zhong)提供(gong)電(dian)(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)(dian)荷(he)平(ping)(ping)衡,使金屬(shu)基(ji)材電(dian)(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)(dian)荷(he)與水(shui)性丙烯酸氨基(ji)烤漆電(dian)(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)(dian)荷(he)電(dian)(dian)(dian)位相(xiang)(xiang)對平(ping)(ping)等。實現阻位空間平(ping)(ping)衡,讓水(shui)性體系中(zhong)樹(shu)脂剛(gang)好、快速的吸(xi)附在金屬(shu)基(ji)材形成(cheng)碳氫(qing)膜,從(cong)而實現抗腐蝕的保護。而氨水(shui)結構中(zhong)氮原(yuan)子(zi)的孤對電(dian)(dian)(dian)子(zi)與水(shui)化(hua)合形成(cheng)了氫(qing)鍵,不再具有給電(dian)(dian)(dian)子(zi)能力。

? ? ? 并非水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)pH值越高,對金屬(shu)基材(cai)的腐(fu)蝕(shi)就越穩定。不(bu)同的樹脂(zhi)體系(xi)水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)在不(bu)同金屬(shu)基材(cai)上pH值漆膜(mo)有不(bu)同的差異,如金屬(shu)碳(tan)鋼基材(cai),在水(shui)性(xing)醇酸和環(huan)氧酯(zhi)水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)中(zhong)pH值4.5-5左右是相對比較(jiao)穩定防閃(shan)銹腐(fu)蝕(shi)。說明(ming)一些金屬(shu)碳(tan)鋼基材(cai)怕堿性(xing),從而酸性(xing)體系(xi)更適合(he)金屬(shu)碳(tan)鋼基材(cai)的涂(tu)裝保護(hu)。而鍍鋅板(ban)(ban)和冷(leng)(leng)軋(ya)鋼(gang)板(ban)(ban)這兩種(zhong)金屬基(ji)材適合堿性(xing)(xing)涂(tu)料來涂(tu)裝保護(hu),鍍鋅板(ban)(ban)和冷(leng)(leng)軋(ya)鋼(gang)板(ban)(ban)對DMEA相對在水性(xing)(xing)體(ti)系中提供電(dian)子電(dian)荷(he)平衡,從而實現抗腐蝕的保護(hu)。

? ? ? 一種(zhong)快(kuai)(kuai)速(su)簡便篩選防(fang)閃銹(xiu)(xiu)劑的方法是,將閃銹(xiu)(xiu)抑(yi)制(zhi)(zhi)劑按其(qi)推薦(jian)量(liang)加(jia)入去(qu)離(li)子水(shui)中,直接滴(di)加(jia)在需要涂(tu)裝(zhuang)的底材上(預先按正常的底材處(chu)(chu)理(li)方法進行(xing)處(chu)(chu)理(li)),液滴(di)保(bao)持24小時不(bu)干。這種(zhong)情況下不(bu)產生銹(xiu)(xiu)蝕的品種(zhong),則可(ke)以進行(xing)下一步的試驗。這樣做的好處(chu)(chu)是可(ke)以排除(chu)涂(tu)料(liao)中其(qi)他組分對(dui)于閃銹(xiu)(xiu)抑(yi)制(zhi)(zhi)性的干擾而影(ying)響判斷,并簡單、快(kuai)(kuai)速(su)、成(cheng)本低(di)廉。常見的緩蝕劑是曼尼希堿與丙炔醇復配體系,緩蝕效果明顯;炔醇類(與炔二醇表面活性劑是不同功效的物質)和咪唑啉類緩蝕劑在油田應用中也起到重要作用。

? ? ? ?選擇(ze)適合(he)的閃銹抑制劑(ji)不但可以(yi)解決閃銹的問題,同時(shi)可提(ti)高漆膜的長(chang)期耐水(shui)性、罐(guan)內防腐性等綜合(he)效益。



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