李伟华 1 , 田惠文 2 , 宗成中2 , 侯保荣 1

(1. 中国科学院海洋研究所 , 山东青岛 266000; 2. 青岛科技大学 , 山东青岛 266000)

摘要 : 低表面处理涂料可在带水带锈钢铁表面直接涂装, 省去了大量表面处理的费用和工时 , 近年来考虑到环境保护的因素 , 使新型低表面涂料的研发成为国内外研发的热点。本文系统阐述了环境友好型低表面涂料的配方设计思路 , 包括树脂的选择、常用环氧固化剂的带水涂装性能评价、带锈涂装体系的原理 , 并简述了国内外低表面涂料的发展状况。

关键词 : 低表面 ; 带水; 带锈涂料

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引

言

每年因腐蚀而报废的钢铁结构约占钢铁总产量的 20% 以上 , 据统计, 我国钢材锈蚀损失约占国民经济生产总值的 4% 。为防止腐蚀 , 最有效简便的方法就是用涂料来保护。钢铁表面除锈除水 , 增加涂装保护成本 , 还要考虑气候、湿度因素 , 有时会延误工期。据统计 , 在对钢铁涂装的总费用中 , 表面处理占 42% ,

施工 30% , 涂料19% , 拷锈 9% 。低表面处理涂料 [ 1 ] (surface - tolerant Coating) 主要针对在不可能完全达到喷砂级别 Sa2. 5 ( ISO 8501 — 1: 1988) , 可以涂覆在手工或动力工具打磨到 St2 和 St3 级别的表面和高压水喷射除锈表面以及在潮湿环境下或含有水膜表面的带水带锈涂料 , 近几年该领域正在国内外形成研究热点。

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低表面涂料配方设计原理

1 基料的选择

水性乳胶体系 : 采用醋酸乙烯、丙烯酸共聚物、氯醚乳液、水性环氧制成水性树脂 [ 2 - 4 ] , 其特点是将铁锈分离并包围在涂层中 , 阻止锈蚀的扩展。苯丙乳胶能形成渗水性较好的漆膜, 无法用作好的屏蔽涂层 , 但与防锈颜料拼用比较成功。氯乙烯 - 偏氯乙烯共聚乳胶 , 能提供极佳的对水蒸汽及氧的屏蔽作用 , 与颜料拼用时 , 其水蒸汽渗透性稍高 , 渗氧性较低。水性体系存在的问题是体系的 pH 值、温度等使用条件要求较为严格 , 从而限制了它的应用范围。无溶剂环氧树脂体系是目前应用数量最多、范围最广的重防腐涂料用树脂 , 尤其是低相对分子质量液体环氧树脂 , 是高固体分及无溶剂重防腐涂料的常用树脂。在带锈涂装方面 , 环氧带锈涂料的制备是较成熟的技术。而带水涂装方面 , 双酚 A 环氧树脂的结构中带有大量含有极性的羟基和醚键 [ 5 ] , 因此 , 即使在含水表面 , 也有很大附着力 , 是带湿带锈的最好选择。

2 带水涂装组分

对于无溶剂环氧树脂体系 , 带水涂装组分的选择主要是考察固化剂的带水涂装功能。具有带水涂装功能的环氧固化剂可以是潮气固化聚氨酯、酮亚胺、潮气固化聚酰胺等 , 要求固化剂与环氧树脂混合后的亲铁功能大于水的亲铁功能 , 以便于涂装时能立即与铁结合 , 将铁表面的水分挤走 , 该水分再透过涂层的微孔或随溶剂和水分处理剂一起挥发。根据这一原理 , 对 8 种可能用于带水涂装的国内外典型环氧固化剂进行全面的评价试验 [ 6 ] , 试验结果如表 1 所示。

表 1       不同环氧固化剂带水涂装效果

注 : “ - ”指超出仪器测量范围。

潮气固化聚氨酯可以在潮湿空气中固化 , 但当水分过多 , 如在水膜上涂刷时 , 由于漆膜表面的固化剂首先与水膜发生反应 , 阻碍了内部固化 , 不适用于所要求的场所。综合性能最好的是 2094 。 2094 是由腰果壳油改性的天然长链取代酚醛胺 , 其结构上的长碳链 , 不仅提高了固化体系的柔韧性 , 而且提高了固化体系的憎水性 , 降低了水的表面张力 , 从而增大了固化体系在被涂表面的流动性和渗透性, 而且具有低温固化功能 , 特别适合在有水膜的表面涂装。

3 带锈涂装组分

目前国内外带锈涂装组分大致可分为三种类型 : 一是锈转化型 : 利用转化剂 ( 如磷酸、亚铁氰化钾或鞣酸、水杨酸等 ) 与铁锈反应 , 将活泼铁锈转化成为无害且具有一定保护作用的配位物或螯合物。二是锈稳定型....