水性防腐涂料概述

1、水性防腐涂料概述涂料是一種流淌狀態(tài)或粉末狀態(tài)的物質(zhì)，能涂覆在被覆物件外表并能通過(guò)枯燥固化形成結(jié)實(shí)附著的均勻、連續(xù)薄膜的材料。由于過(guò)去的涂料幾乎離不開(kāi)植物油，故長(zhǎng)期把涂料稱為油漆。涂料一般不單獨(dú)作為工程材料使用，而總是涂覆在某一物件外表起保護(hù)、裝飾作用或賜予材料某種特別功能。按涂料的形態(tài)不同可分為水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料等。與溶劑性涂料相比，水性涂料的最大優(yōu)點(diǎn)是大大降低了有機(jī)溶(或降低)毒性、無(wú)(或降低)異味，在目前涂料工業(yè)中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。水性涂料的組成水性涂料一般由成膜物質(zhì)、顏填料、助劑和水組成。成膜物質(zhì)液態(tài)涂料施工到被涂物件外表后形成了可流淌的液態(tài)薄層(濕膜)，它通過(guò)不同方式

2、變成固態(tài)的連續(xù)的涂膜(干膜)，此過(guò)程稱為枯燥或固化，是涂料成膜過(guò)程的核心階段。纏結(jié)成膜；后者則是在室溫或高溫下化學(xué)交聯(lián)反響形成三維網(wǎng)狀構(gòu)造(熱固性涂料)成膜，這些交聯(lián)反響或是通過(guò)樹(shù)脂中不飽和基團(tuán)的自動(dòng)氧化或是基團(tuán)之間進(jìn)展縮聚反響來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由粒子狀態(tài)的聚攏變成為分子狀態(tài)的分散而形成連續(xù)的涂膜。涂料的成膜物質(zhì)既可以是熱塑性樹(shù)脂，也可以是熱固性樹(shù)脂。常用做成膜物質(zhì)的樹(shù)脂有醇酸/聚酯樹(shù)脂、酚 醛/氨基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯、乙烯基樹(shù)脂等。顏填料顏料為分散在漆料中的不溶的微細(xì)固體顆粒，分為著色顏料和體質(zhì)顏料(填料)，主要用于著色和供給保護(hù)、裝飾以及降低本錢(qián)等。者有鈦白、鋅白、鉻黃、紅丹、鐵藍(lán)、酞菁藍(lán)等

3、。應(yīng)用多的是鈦白粉。粉。助劑膜助劑、固化劑、催干劑等用來(lái)改善涂料的施工性和成膜性等；防霉劑、UV 吸取劑、阻燃劑、防靜電劑等用來(lái)改善涂膜的某些特別性能。下面介紹一些常用助劑的機(jī)理及作用。1.潤(rùn)濕分散劑相互結(jié)合，使之保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。改善流平性；縮短了顏料漿的研磨時(shí)間，節(jié)約能源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。2.消泡劑液體中含有外表活性劑時(shí)，氣泡外表形成膜板，成為穩(wěn)定的泡沫。以水為稀釋劑的乳液型涂料在乳液聚合乳液涂料在生產(chǎn)過(guò)程中還要使用潤(rùn)濕分散劑，這類(lèi)物質(zhì)也能降低水性涂料的外表張力，有助于泡沫的產(chǎn)生和穩(wěn)定；乳液涂料一般都要使用增稠劑，這樣導(dǎo)致泡沫的膜壁增厚并增加了泡沫的彈性，使泡沫更穩(wěn)定， 消退也更困難。泡

4、沫的裂開(kāi)要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程，即氣泡的再分布，膜壁的變薄和膜的裂開(kāi)。對(duì)于乳液型建筑涂料來(lái)說(shuō)，消泡劑總是以微細(xì)粒子滲透到泡沫體系中，在接觸到泡沫后即捕獲泡沫外表的憎水鏈端，再經(jīng)過(guò)快速鋪展，并形成很薄的雙膜層，再進(jìn)一步侵入到泡沫體系中。低外表張力的消泡劑總是帶動(dòng)一些液體流向高外表張力的泡沫體系中，促使膜壁漸漸變薄，最終導(dǎo)致氣泡的裂開(kāi)。泡；抑制氣泡產(chǎn)生；加速空氣釋出和氣泡上升至外表。從而提高漆膜性能。3成膜助劑完整的涂膜。水性涂料或乳液的這一成膜機(jī)理打算了乳液的良好成膜必定有一個(gè)最低成膜溫度，也就是說(shuō)，乳液只有在這個(gè)環(huán)境溫度以上成膜時(shí)，才能獲得連續(xù)膜，否則，在低于這個(gè)環(huán)境溫度下所獲得的膜是開(kāi)裂的，是沒(méi)有附

5、著力和機(jī)械強(qiáng)度的膜，輕輕一抹就成飄落的散片或粉末。這個(gè)最低成膜溫度與乳液聚合物的玻璃化溫度Tg有關(guān)。這項(xiàng)技術(shù)特性是由乳液生產(chǎn)商把握的。Tg的聚合物乳液一般把握Tg在室溫以上得以在較低溫度5左右下成膜，就要借助于助劑。這種能有效降低聚合物乳液最低成膜溫度的助劑就是成膜助劑。當(dāng)乳液完成成膜后，成膜助劑會(huì)從涂膜中揮發(fā)，不影響聚合物Tg 優(yōu)質(zhì)水性涂料成為可能。4增稠劑增稠劑是水性涂料的流變助劑，在涂料中能夠通過(guò)次價(jià)鍵而連接成網(wǎng)狀構(gòu)造，從而使涂料適度增加粘度和 獲得觸變性，故增稠劑能在漆的粘度、穩(wěn)定和流變性等多方面起調(diào)整作用。而水性涂料在制造、貯存、施 工、流平直至成膜的過(guò)程中，受到的剪切速率是極為不同

6、的，工藝上對(duì)這四個(gè)過(guò)程中涂料體系的粘度要求 提高遮蓋力；在涂料的貯存期間改善穩(wěn)定性，抑制顏填料的沉淀或使沉淀軟化，提高再分散性，減弱水相 的分別趨勢(shì)，并能提高涂料的抗凍融穩(wěn)定性和機(jī)械性能；在水性涂料的施工中，增稠劑的作用在于改善涂 料流變學(xué)性能，對(duì)不同的要求，調(diào)整成各自所需的粘度，便能實(shí)現(xiàn)沾漆時(shí)不滴落，滾涂時(shí)不飛濺，削減涂 橘皮等缺陷。在配制厚漿型乳膠漆如浮雕漆、真石漆、砂膠漆和膩?zhàn)拥葧r(shí)，增稠劑的使用技術(shù)格外重要， 起到花紋造型美觀與否的關(guān)鍵作用。一般狀況下將水性涂料用增稠劑分為有機(jī)類(lèi)增稠劑和無(wú)機(jī)類(lèi)增稠劑兩大類(lèi)別。1.有機(jī)類(lèi)增稠劑劑包括纖維素類(lèi)、聚丙烯酸酯類(lèi)和締合型類(lèi)三種。纖維素類(lèi)增稠劑維酯，

7、即硝酸纖維酯硝化棉、醋酸-丁酸纖維酯等；其二是纖維醚，品種很多。占據(jù)增稠劑主體地位的纖維素醚，過(guò)去是羧甲基纖維素CMC，目前僅在低檔涂料中應(yīng)用37。如今的HEC。它是由經(jīng)凈化的自然纖維素與氫氧化鈉反響，生成堿性的纖維素膠體HEC能增稠是由于它具有強(qiáng)吸HEC能架橋吸附于兩個(gè)以上的粒子乳液粒子和顏料粒子之間，形成立體網(wǎng)狀構(gòu)造。HEC HEC。聚丙烯酸類(lèi)增稠劑溶脹增稠劑。前者主要是靠自身的高分子量對(duì)水相體系增稠；后者則是堿溶脹機(jī)理，即在低PH 值酸性下，聚合物分子鏈由于羧基之間氫鍵的相互作用而呈嚴(yán)密的卷曲狀，當(dāng)用堿中和后，羧酸根離子相互之間發(fā)生靜電排斥作用從而導(dǎo)致解聚，聚合物分子鏈伸展使體系的粘度增

8、大。締合型增稠劑物HEUR、憎水改性堿溶脹聚合物HASE以及憎水改性羥乙基纖維素HMHEC。網(wǎng)狀構(gòu)造。該網(wǎng)絡(luò)對(duì)粘度的奉獻(xiàn)遠(yuǎn)大于無(wú)憎水基的類(lèi)似鏈段對(duì)粘度的奉獻(xiàn)。防腐涂料的防腐機(jī)理的涂層在肯定程度上具備了電化學(xué)防腐蝕和掩蓋層的功能。涂層的防護(hù)作用與防腐機(jī)理原始狀態(tài)的傾向，故金屬材料的腐蝕在化學(xué)熱力學(xué)上是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程，即金屬具有腐蝕的自然趨勢(shì)。 層防腐蝕機(jī)理的爭(zhēng)辯，也極大地促進(jìn)了防腐涂料的進(jìn)展。1.金屬的腐蝕機(jī)理水、海水、大氣及土壤等對(duì)金屬的腐蝕稱為防銹，防止工業(yè)介質(zhì)酸、堿、鹽屬化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的進(jìn)程。依據(jù)腐蝕機(jī)理的不同，金屬腐蝕一般被分為三種類(lèi)型：電化學(xué)腐蝕，形成腐蝕電池，產(chǎn)生腐蝕電流。電化學(xué)腐

9、蝕是金屬腐蝕的最主要類(lèi)型。如高溫下鋼鐵發(fā)生氧化、脫碳，高溫高壓下發(fā)生的氫脆，在非電解質(zhì)或枯燥氣體中金屬與腐蝕介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反響等)而造成的腐蝕，國(guó)外也稱之為干蝕，這類(lèi)腐蝕不具有普遍性。生物腐蝕：由微生物的活動(dòng)而引起的腐蝕。差、溶液中氧濃度差等都會(huì)引起電位差而導(dǎo)致腐蝕。碳鋼的主要成分是鐵和微量的滲碳體含量不超過(guò) 1%，調(diào)整鋼的硬度、比碳更負(fù)，當(dāng)有水存在時(shí)，鐵為陽(yáng)極、碳為陰極，兩極直接接觸，就會(huì)形成腐蝕電池。電流從鐵流向碳，鐵被腐蝕。陽(yáng)極極化，陰極電位向負(fù)方向移動(dòng)陰極極化，導(dǎo)致腐蝕電池兩電極間電位差的降低，從而減緩了腐蝕速率。金屬腐蝕生成的鐵銹是一個(gè)多化合價(jià)的金屬，從鋼鐵腐蝕起，它由低價(jià)的鐵變成穩(wěn)

10、定的高價(jià)化合物，由于從結(jié)晶化學(xué)來(lái)看銹蝕，-FeOOH為立體晶格，-FeOOH為六方晶格，F(xiàn)e3O4為非晶性物質(zhì)，所以它們的穩(wěn)Fe3O4-FeOOH-FeOOHFe3O4，中層銹粒Fe2O3nH2O 和底銹 FeOnH2OFe(OH)23，上層的銹蝕較疏松，是已經(jīng)成熟的惰性的物質(zhì)，底層銹蝕較嚴(yán)密，是正在生長(zhǎng)的活性的，它緊靠鋼鐵外表成群落分布。2防腐涂層的防護(hù)作用與防腐機(jī)理依據(jù)電化學(xué)腐蝕理論，防腐蝕涂料形成的涂層對(duì)金屬的防護(hù)作用包括了物理與化學(xué)兩方面的防護(hù)效應(yīng)。對(duì)腐蝕介質(zhì)的物理屏蔽作用使腐蝕介質(zhì)與金屬隔離，隔斷了腐蝕電池的通路，從而可以防止形成腐蝕電池或抑制其腐蝕活動(dòng)。漆膜的電阻效應(yīng)起到了在腐蝕電

11、池的溶液相中介入高電阻的效應(yīng)，從而起到降低腐蝕速率的作用。顏料的緩蝕與鈍化作用有效的緩蝕與鈍化作用。陰極保護(hù)作用如鋅粉時(shí)，涂層的電極電位較其保護(hù)的金屬更負(fù)，在腐蝕電池中金屬粉作為陽(yáng)極首先被腐蝕而“犧牲”，基體金屬作為陰極得到保護(hù)。防腐蝕涂料的應(yīng)用己有悠久的歷史，涂料防腐蝕根底理論的爭(zhēng)辯己取得具有指導(dǎo)性的成果。涂層的防護(hù)作用與成膜物質(zhì)及防腐蝕顏料的根底性能親熱相關(guān)，對(duì)于兩者之間關(guān)系的理論生疏，有的還在探討，有的還、光譜學(xué)方法、外表顯微技術(shù)與外表成分分析技術(shù)等，對(duì)于提醒有機(jī)涂層在金屬防腐中所表現(xiàn)出的電化學(xué)行為與規(guī)律、涂層微觀組織形貌以及涂層與基體界面的結(jié)合狀態(tài)、化學(xué)成分的變化，從而全面、深入地了解

12、涂料的防腐蝕作用與防腐機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)涂料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、型防銹顏料的篩選等供給了有利武器，這對(duì)防腐涂料科學(xué)的進(jìn)展將會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。3對(duì)防腐涂層性能的根本要求要求：成膜物質(zhì)對(duì)腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性成膜物質(zhì)對(duì)腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性是保證涂層防腐蝕耐久性的根本要求。對(duì)水、氧、離子等的透過(guò)具有良好的屏蔽性水、氧、電解質(zhì)離子等介質(zhì)透過(guò)漆膜使腐蝕電池的形成成為可能。水滲透到涂層/金屬界面后將會(huì)引起涂層滲透性起泡、陰極剝離、陽(yáng)極浸蝕。Potvin 等爭(zhēng)辯說(shuō)明，涂膜的孔隙與水分滲透以及涂層下金屬的腐蝕速率三者之間關(guān)系親熱54。涂膜存在的針孔和構(gòu)造性氣孔是造成涂膜透水透氣的主要緣由，涂膜的吸水性是由于

13、成膜物質(zhì)的分子構(gòu)造中帶有羥基、羧基等極性基團(tuán)、低分子水溶性雜質(zhì)及某些吸濕性顏料造成的。學(xué)腐蝕速度增加，離子在漆膜中集中將導(dǎo)致漆膜的導(dǎo)電性增加，從而增大了腐蝕的電流強(qiáng)度。成膜性能、顏填料、助劑對(duì)涂層性能的影響等進(jìn)展綜合考慮。涂層對(duì)底材應(yīng)具有良好的附著力與濕附著力漆膜對(duì)底材的附著力主要由分子間的物理吸引次價(jià)力或范德華力構(gòu)成：漆膜與金屬界面的靜電引力、成膜物質(zhì)的極性分子或極性基團(tuán)在金屬外表的吸附作用、成膜物質(zhì)與粗糙金屬外表的機(jī)械粘附作用等。濕附著力是指涂裝于底材上的漆膜在水中浸泡肯定時(shí)間后的附著力，近年來(lái)認(rèn)為漆膜的濕附著力與涂層的防腐蝕性的關(guān)系更大，大倏榷昭等人認(rèn)為漆膜在金屬外表良好的濕附著力是涂料具有良好的防腐蝕性能的根底/金屬界面形成水膜，從而為形成腐蝕原電池制造了條件。涂層的附著力低，金屬的非保護(hù)面積增多，腐蝕速度加快。涂層對(duì)底材的附著力主要打算于成膜物質(zhì)的化學(xué)