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，能涂覆在被覆物件外表并能通過枯燥固化形成結實附著的均勻、連續(xù)薄膜的材料。由于過去的涂料幾乎離不開植物油，故長期把涂料稱為油漆。涂料一般不單獨作為工程材料使用，而總是涂覆在某一物件外表起保護、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)點是大大降低了有機溶(或降低)毒性、無(或降低)異味，在目前涂料工業(yè)中正得到越來越廣泛的應用。水性涂料的組成水性涂料一般由成膜物質、顏填料、助劑和水組成。成膜物質液態(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)，它通過不同方式

2、變成固態(tài)的連續(xù)的涂膜(干膜)，此過程稱為枯燥或固化，是涂料成膜過程的核心階段。纏結成膜；后者則是在室溫或高溫下化學交聯反響形成三維網狀構造(熱固性涂料)成膜，這些交聯反響或是通過樹脂中不飽和基團的自動氧化或是基團之間進展縮聚反響來實現的。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。涂料的成膜物質既可以是熱塑性樹脂，也可以是熱固性樹脂。常用做成膜物質的樹脂有醇酸/聚酯樹脂、酚 醛/氨基樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、乙烯基樹脂等。顏填料顏料為分散在漆料中的不溶的微細固體顆粒，分為著色顏料和體質顏料(填料)，主要用于著色和供給保護、裝飾以及降低本錢等。者有鈦白、鋅白、鉻黃、紅丹、鐵藍、酞菁藍等

3、。應用多的是鈦白粉。粉。助劑膜助劑、固化劑、催干劑等用來改善涂料的施工性和成膜性等；防霉劑、UV 吸取劑、阻燃劑、防靜電劑等用來改善涂膜的某些特別性能。下面介紹一些常用助劑的機理及作用。1.潤濕分散劑相互結合，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間，節(jié)約能源，提高勞動生產力。2.消泡劑液體中含有外表活性劑時，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過程中還要使用潤濕分散劑，這類物質也能降低水性涂料的外表張力，有助于泡沫的產生和穩(wěn)定；乳液涂料一般都要使用增稠劑，這樣導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、沫的裂開要經過三個過程，即氣泡的再分布，膜壁的變薄和膜的裂開。對于乳液型建筑涂料來說，消泡劑總是以微細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，再經過快速鋪展，并形成很薄的雙膜層，再進一步侵入到泡沫體系中。低外表張力的消泡劑總是帶動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，最終導致氣泡的裂開。泡；抑制氣泡產生；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理打算了乳液的良好成膜必定有一個最低成膜溫度，也就是說，乳液只有在這個環(huán)境溫度以上成膜時，才能獲得連續(xù)膜，否則，在低于這個環(huán)境溫度下所獲得的膜是開裂的，是沒有附

5、著力和機械強度的膜，輕輕一抹就成飄落的散片或粉末。這個最低成膜溫度與乳液聚合物的玻璃化溫度Tg有關。這項技術特性是由乳液生產商把握的。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。當乳液完成成膜后，成膜助劑會從涂膜中揮發(fā)，不影響聚合物Tg 優(yōu)質水性涂料成為可能。4增稠劑增稠劑是水性涂料的流變助劑，在涂料中能夠通過次價鍵而連接成網狀構造，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整作用。而水性涂料在制造、貯存、施 工、流平直至成膜的過程中，受到的剪切速率是極為不同

6、的，工藝上對這四個過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，并能提高涂料的抗凍融穩(wěn)定性和機械性能；在水性涂料的施工中，增稠劑的作用在于改善涂 料流變學性能，對不同的要求，調整成各自所需的粘度，便能實現沾漆時不滴落，滾涂時不飛濺，削減涂 橘皮等缺陷。在配制厚漿型乳膠漆如浮雕漆、真石漆、砂膠漆和膩子等時，增稠劑的使用技術格外重要， 起到花紋造型美觀與否的關鍵作用。一般狀況下將水性涂料用增稠劑分為有機類增稠劑和無機類增稠劑兩大類別。1.有機類增稠劑劑包括纖維素類、聚丙烯酸酯類和締合型類三種。纖維素類增稠劑維酯，

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。占據增稠劑主體地位的纖維素醚，過去是羧甲基纖維素CMC，目前僅在低檔涂料中應用37。如今的HEC。它是由經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吸HEC能架橋吸附于兩個以上的粒子乳液粒子和顏料粒子之間，形成立體網狀構造。HEC HEC。聚丙烯酸類增稠劑溶脹增稠劑。前者主要是靠自身的高分子量對水相體系增稠；后者則是堿溶脹機理，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密的卷曲狀，當用堿中和后，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。網狀構造。該網絡對粘度的奉獻遠大于無憎水基的類似鏈段對粘度的奉獻。防腐涂料的防腐機理的涂層在肯定程度上具備了電化學防腐蝕和掩蓋層的功能。涂層的防護作用與防腐機理原始狀態(tài)的傾向，故金屬材料的腐蝕在化學熱力學上是一個自發(fā)的過程，即金屬具有腐蝕的自然趨勢。 層防腐蝕機理的爭辯，也極大地促進了防腐涂料的進展。1.金屬的腐蝕機理水、海水、大氣及土壤等對金屬的腐蝕稱為防銹，防止工業(yè)介質酸、堿、鹽屬化學或電化學腐蝕的進程。依據腐蝕機理的不同，金屬腐蝕一般被分為三種類型：電化學腐蝕，形成腐蝕電池，產生腐蝕電流。電化學腐

9、蝕是金屬腐蝕的最主要類型。如高溫下鋼鐵發(fā)生氧化、脫碳，高溫高壓下發(fā)生的氫脆，在非電解質或枯燥氣體中金屬與腐蝕介質發(fā)生的化學反響等)而造成的腐蝕，國外也稱之為干蝕，這類腐蝕不具有普遍性。生物腐蝕：由微生物的活動而引起的腐蝕。差、溶液中氧濃度差等都會引起電位差而導致腐蝕。碳鋼的主要成分是鐵和微量的滲碳體含量不超過 1%，調整鋼的硬度、比碳更負，當有水存在時，鐵為陽極、碳為陰極，兩極直接接觸，就會形成腐蝕電池。電流從鐵流向碳，鐵被腐蝕。陽極極化，陰極電位向負方向移動陰極極化，導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多化合價的金屬，從鋼鐵腐蝕起，它由低價的鐵變成穩(wěn)

10、定的高價化合物，由于從結晶化學來看銹蝕，-FeOOH為立體晶格，-FeOOH為六方晶格，Fe3O4為非晶性物質，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，是已經成熟的惰性的物質，底層銹蝕較嚴密，是正在生長的活性的，它緊靠鋼鐵外表成群落分布。2防腐涂層的防護作用與防腐機理依據電化學腐蝕理論，防腐蝕涂料形成的涂層對金屬的防護作用包括了物理與化學兩方面的防護效應。對腐蝕介質的物理屏蔽作用使腐蝕介質與金屬隔離，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。漆膜的電阻效應起到了在腐蝕電

11、池的溶液相中介入高電阻的效應，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。陰極保護作用如鋅粉時，涂層的電極電位較其保護的金屬更負，在腐蝕電池中金屬粉作為陽極首先被腐蝕而“犧牲”，基體金屬作為陰極得到保護。防腐蝕涂料的應用己有悠久的歷史，涂料防腐蝕根底理論的爭辯己取得具有指導性的成果。涂層的防護作用與成膜物質及防腐蝕顏料的根底性能親熱相關，對于兩者之間關系的理論生疏，有的還在探討，有的還、光譜學方法、外表顯微技術與外表成分分析技術等，對于提醒有機涂層在金屬防腐中所表現出的電化學行為與規(guī)律、涂層微觀組織形貌以及涂層與基體界面的結合狀態(tài)、化學成分的變化，從而全面、深入地了解

12、涂料的防腐蝕作用與防腐機理，進而指導涂料產品的開發(fā)、型防銹顏料的篩選等供給了有利武器，這對防腐涂料科學的進展將會起到巨大的推動作用。3對防腐涂層性能的根本要求要求：成膜物質對腐蝕介質具有高的化學穩(wěn)定性成膜物質對腐蝕介質具有高的化學穩(wěn)定性是保證涂層防腐蝕耐久性的根本要求。對水、氧、離子等的透過具有良好的屏蔽性水、氧、電解質離子等介質透過漆膜使腐蝕電池的形成成為可能。水滲透到涂層/金屬界面后將會引起涂層滲透性起泡、陰極剝離、陽極浸蝕。Potvin 等爭辯說明，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系親熱54。涂膜存在的針孔和構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、成膜物質的分子構造中帶有羥基、羧基等極性基團、低分子水溶性雜質及某些吸濕性顏料造成的。學腐蝕速度增加，離子在漆膜中集中將導致漆膜的導電性增加，從而增大了腐蝕的電流強度。成膜性能、顏填料、助劑對涂層性能的影響等進展綜合考慮。涂層對底材應具有良好的附著力與濕附著力漆膜對底材的附著力主要由分子間的物理吸引次價力或范德華力構成：漆膜與金屬界面的靜電引力、成膜物質的極性分子或極性基團在金屬外表的吸附作用、成膜物質與粗糙金屬外表的機械粘附作用等。濕附著力是指涂裝于底材上的漆膜在水中浸泡肯定時間后的附著力，近年來認為漆膜的濕附著力與涂層的防腐蝕性的關系更大，大倏榷昭等人認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，金屬的非保護面積增多，腐蝕速度加快。涂層對底材的附著力主要打算于成膜物質的化學