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新聞內容
鋼結構防腐中涂料的應用
作者:yincheng   發布時間:2020/10/15 15:27:50   文章來源:本站   點擊率:

1 涂料防腐原理

涂料防腐原理非常簡單,一般分為以下幾類:

第一類,屏蔽作用。

涂料在金屬表面形成一個屏蔽層,阻止外界環境與金屬表面的直接接觸。涂膜的作用類似于離子過濾器,可保證任何通過涂膜連續區到達金屬表面的水分在涂膜-金屬界面都要具有足夠高的阻抗,從而抑制陽極區和陰極區間的電流遷移。

第二類,阻絕氧氣。一定配方下的涂膜可以阻止足夠的氧氣到達金屬表面,從而阻礙了陰極反應的發生,起到防腐的作用。

第三類,阻止金屬向環境放電。通過涂膜的陰極保護,阻止金屬向環境放電來保護金屬底材。富鋅涂料就是這類防腐的典型,利用鋅離子向外放電,起到了抑制腐蝕的作用。

第四類,緩蝕技術。緩蝕涂層通過改變界面環境,使鋼鐵構件鈍化或緩蝕,從而控制腐蝕。涂料借助某些顏填料(多為金屬氧化物),改變防護金屬的表面性能,使其電極電位往正的方向移動,從而達到延緩腐蝕的目的。鉻酸鹽類涂料,就是這樣的防腐機理。鉻酸鹽微量溶解后,在金屬表面形成三價或者六價鉻的化合物,改變了底材的電極電位,使腐蝕變慢。很多涂料的配方,不是采用單一的技術來起到防腐作用,而是幾種方法協同作用起到防腐效果。例如,常見的紅丹、氯化橡膠,氯磺化聚乙烯涂料等,都是將阻抗、緩蝕、氧缺乏組合的綜合防腐效果。根據成膜物的不同,涂料的抗腐蝕能力也不相同。一般情況下,按以下順序遞增:油脂≤酚醛樹脂≤醇酸樹脂≤氯化橡膠系≤丙烯酸系≤聚氨酯系≤丙烯酸有機硅≤氟樹脂類。

2 鋼結構常用的防腐涂料

2.1 富鋅涂料常用的富鋅涂料包括環氧富鋅涂料、無機富鋅涂料、水性富鋅涂料等。富鋅涂料是通過鋅粉與鋼鐵基材表面直接接觸,形成很強的化學鍵結合。當水分滲入涂膜時,就會形成一個由鋅粉和鋼鐵基材組成的電池,因鋅的電化學活性(標準電極電位為-0.763 V)較鐵(-0.449V)活潑,電流由鋅流向鐵,使鋼鐵受到陰極保護。在各類富鋅涂料中,水性無機富鋅涂料的防腐性最佳,它在海洋大氣條件下的使用壽命至少為25 a,且不含有機溶劑,具有很強的環保性,是很有前途的一類涂料產品。

2.2 氯化橡膠及其改性樹脂類涂料氯化橡膠分子結構飽和,無活性化學基團,可以在鋼結構表面形成惰性結構,阻止氧化反應的發生,對酸、堿有一定的防腐性,水蒸氣滲透性低,耐候性好。氯化橡膠涂料作為最早采用的防腐涂料,一直都是艦船、水下設施、鋼結構設備防腐的重要材料之一。然而,傳統的制造工藝,使得氯化橡膠涂料中含有大量的含氯烴溶劑,因此,對大氣和環境造成了一定的污染。近年來,利用改性樹脂來取代傳統意義上的氯化橡膠已成為趨勢,發展迅速,且施工工藝簡單,快干,已經廣泛用于貯罐、橋梁、大型鋼構設備等,高氯化聚乙烯涂料就是典型代表。

2.3 有機硅類防腐涂料有機硅樹脂具有高度交聯的網狀結構,Si—O鍵能很高(459 kJ/mol)[4],無不飽和雙鍵,不易被紫外光和臭氧所分解破壞,即使暴露在室外或高濃度的臭氧環境中也不至于發生氧化、粉化、龜裂等現象,具有突出的耐候性,防腐能力高。此外,有機硅樹脂的熱穩定性也很高,具有良好的耐高低溫性,應用于各類鋼結構的耐高溫和防火涂料。有機硅樹脂的耐各類化學品性也非常優良,在各種特殊的防腐條件中,已得到了廣泛的應用。近幾年,改性有機硅樹脂的發展,也使得這類涂料更加得到了認可,應用范圍不斷擴大。

2.4 氟碳涂料C—F鍵的鍵長極短,化學鍵能極高(460.2 kJ/mol),而且極化率低,這從化學結構上決定了以它改性的高聚物樹脂的一系列高性能。因氟原子的電負性極大,產生獨特的極性,氟原子在整個分子外圍形成靜電屏蔽,排斥其它極性分子的接近,這使得氟碳涂層具有不易沾污、摩擦系數低、斥水性、斥油性、電氣絕緣性等特殊性能。氟碳涂料具有超常的耐氣候老化性,優良的防沾污性,良好的物理機械性能(附著力、抗沖擊性、硬度、柔韌性),優異的耐酸、堿、鹽等耐化學介質腐蝕性,卓越的耐洗刷性(抗沖刷20 000次以上),是迄今為止綜合性能最佳的涂料,廣泛用于各種戶外鋼結構,如風電葉片、造粒塔、酸堿生產廠房的建筑鋼構件,貯油罐等。它具有非常大的市場前景,是目前最被看好的涂料之一。

3 防腐涂料的涂裝所謂“三分涂料,七分涂裝”,防腐涂料的涂裝是使其發揮防腐性能的有力保障。防腐涂料的涂裝分兩步完成 :第一步,前處理。重防腐涂料的涂裝需要進行表面前處理。涂裝底漆前,表面處理等級通常為清潔度Sa 2.5~Sa 3.0級;相對粗糙度25~70 μm。表面處理通常采用噴砂、噴丸等噴射除銹方式,局部小面積區域可機械除銹至St 3級。特殊情況下,如水性無機富鋅涂料的表面處理等級要求更高,有時要求清潔度必須達到金屬噴涂的表面處理等級。第二步,施涂。之前,多是手工刷涂,采用手工刷涂方式進行底漆、中間漆、面漆的施涂,不僅耗時、耗力,而且涂膜厚度也不好把握,大面積施工會受到局限。隨著科技的發展,高壓無氣噴涂工藝逐漸成熟,并逐漸被國內外廣泛采用。其工作原理是將涂料增壓到210 kg/cm2,通過噴嘴把涂料霧化成細小的微粒,直接噴射到被涂物表面。與一般的空氣噴涂方式相比,高壓無氣噴涂具有效率高、涂料損失小、涂膜成膜厚、遮蓋率高、附著力強等特點,很好地適應了橋梁鋼結構防腐的大面積涂裝。

4 結論與展望大型鋼結構長期處于海洋大氣、工業大氣腐蝕環境下,若要長期使用,而不進行大面積維修,長效防護涂層是目前最佳的選擇,使用壽命可達20~30 a,維修費用少,經濟效益明顯。鋼結構防腐是越來越受關注的課題,涂料防腐也是目前采用最為廣泛的方法之一。

鋼結構防腐涂料發展趨勢:遵循環境友好方針,進行無公害或低公害防腐蝕涂料的開發與應用 ;降低防腐涂料的使用成本,開發適用于不同地域、不同環境的高性能多用途防腐涂料 ;降低涂料對于鋼結構表面粗糙度和清潔度的要求,開發低處理表面用防腐底漆 ;解決不同涂料之間的配套問題等。多種涂料的合理配用,采用合理的涂裝工藝進行科學涂裝,是保證防腐涂料發揮最佳作用的重要前提。---摘自鋼結構防腐

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