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        2種鐵鏽轉化底漆的性能研究 ,RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT是由美國先進防護品公司生產的2種鐵鏽轉化底漆
        2019年11月21日    閱讀量:36445    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

        O 引言

        鋼鐵腐蝕每年給我們帶來巨大的經濟損失,為了防止鋼鐵材料的腐蝕,人們發明了多種防腐蝕方法,在眾多的防腐蝕方法中,塗料塗裝防腐技術最為經濟,且簡單易行,因此塗層防護成為鋼鐵材料最常用的防腐蝕方法。


        傳統的塗料在塗裝前需要將鋼材進行表面處理達到Sa 2.5級的要求以使塗料發揮最佳的防腐效果,這不僅提高了工程成本還使鋼材減薄,同時降低了鋼材強度。對於一些大型建築,如橋樑、複雜的設備、煤氣貯氣櫃等在維修過程中,難以採用現代化的除銹方法,只能採用最簡單的手工除銹,而手工除銹無法清除乾淨,難以達到要求,保證塗層質量中國建材網cnprofit.com


        據統計,一般鋼鐵保護在維修施工費用中,除銹佔45%左右,如果能減少或省去除銹的表面處理,將可顯著降低塗裝成本。由美國先進防護品公司生產、台湾震耀科技有限公司獨家代理的RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2種鐵鏽轉化底漆與傳統防腐底漆不同,使用前不需要對底材進行噴砂除銹處理,只需將與底材表面結合不牢固的鐵鏽除去即可使用。


        這2種底漆塗裝后可以將活性鐵鏽鈍化並將其包裹,阻止活性鐵鏽與空氣和水分接觸,防止金屬的進一步腐蝕,並具有許多與其他鐵鏽轉化產品不同的特點,我們對其性能進行了詳細研究。


        1 轉化型帶銹塗料的鐵鏽轉化機理及應用

        轉化型帶銹塗料又稱反應型帶銹塗料,是利用能與鐵鏽起化學反應的轉化劑,將鐵鏽轉化為結構穩定緻密的鐵化合物,這種化合物沒有去極化作用,可緊密地附著在鋼結構表面,又可與耐蝕塗層良好鍵合,而成為耐蝕塗層與鋼結構表面問的偶聯物。它是利用各種能與鐵鏽反應的物質,如有機酸、無機酸等,通過化學反應,把鐵鏽溶解成離子狀態物質。然後再使它與加入到塗料中的鐵絡合劑作用,將有害的鐵鏽轉化為無害、難溶、具有一定保護作用的絡合物與螯合物。這些物質藉助於成膜物的黏附作用,固定在鋼鐵基體表面,起著防鏽顏料的作用圜。此類塗料常用的轉化劑一般為磷酸一亞鐵氰化鉀或磷酸一丹寧酸l 3_。根據轉化型帶銹塗料所用轉化劑的不同,鏽蝕轉化機理也不同。


        磷酸一亞鐵氰化鉀型轉化劑與鐵鏽起反應包括3個過程:

        1)磷酸與亞鐵氰化鉀生成亞鐵氰酸白色沉澱,即為亞鐵氰酸的乳濁液;

        2)亞鐵氰酸與鐵鏽起作用,生成藍色的亞鐵氰酸鹽即普魯士藍;

        3)磷酸與鐵起反應,使鋼鐵表面鈍化。以鐵鏽中的Fe(OH) 為例,亞鐵氰酸與其反應生成亞鐵氰酸鐵:

        4Fe(OH)3+3H4Fe(CN)6—.+Fe[Fe(CN)613+12H2O

        該反應在鹼性或中性條件下速度很慢,在帶銹塗料中加人磷酸可顯著加快反應速度;此外磷酸可直接與鐵鏽發生磷化反應,生成穩定緻密的磷酸鐵:

        Fe(OH)3+H3PO4—}FeP04+3H2O

        磷酸-丹寧酸型轉化劑的作用機理是丹寧酸與鋼鐵表面及銹層中的鐵離子作用生成丹寧酸鐵的鈍化層(穩定的螯合物),強有力地附著在金屬表面,形成1種良好的不溶性保護膜,抑制腐蝕過程,達到穩定鐵鏽的目的。同時,磷酸能加速丹寧酸鐵絡合物的形成,具有防鏽作用。此外,磷酸直接與鐵鏽反應生成耐腐蝕的磷酸鹽及鈍化膜,它能使膜層附著牢固,具有陰極化和阻蝕鈍化作用。

        轉化型帶銹塗料可用於鐵鏽層較厚的表面,轉化速度快,但本身呈酸性,對其後的配套面漆有一定的破壞作用,可使面層塗料變脆和龜裂,因而要求配套面層塗料耐酸,且應多道塗裝。此外,它的使用效果與鋼結構表面鏽蝕狀態有關,對無鏽蝕鋼結構表面有腐蝕作用,在鏽蝕均勻的鋼結構表面上塗裝比例適宜的轉化型帶銹塗料可收到極好的效果,但在鏽蝕狀況差異較大的鋼結構表面就要差得多,鏽蝕較厚處可能轉化不徹底使表面仍有殘銹,鏽蝕較薄處或原有塗膜的部位由於轉化液太多則會腐蝕金屬或塗膜,生成一層較疏鬆的鹽類,這些都會使得耐蝕塗膜附著力大為降低。

        為取得較好的效果,施工人員必須先作試驗。待塗膜干硬后,用小刀刮開塗膜,觀察膜下黃銹轉化成黑色的情況和黃銹殘存量,再決定單位面積的使用量,另外轉化型塗料宜添加少量緩蝕劑,以防止殘留酸的腐蝕。


        2 目前市場現有的鐵鏽轉化產品

        目前市場上現有的鐵鏽轉化底漆有很多種,以水性鐵鏽轉化底漆居多,這類產品均呈酸性或弱酸性。德國ROX一618水性鐵鏽轉化防鏽底漆依靠亞微米高分子膠束上接枝的複合有機酸基團將鐵鏽還原成具有防鏽能力的鈍化成分,經過192 h中性鹽霧試驗后其表面狀態可以達到9級(美國ASTM一117標準),在5%的NaCI溶液中浸泡320 h其表面狀態可以達到8級以上。

        美國Rust—Oleum公司的RUST REFORMER是含有鏽蝕轉化劑的聚合物乳液,主要成分為乙烯共聚物,是水基性成膜產品,可將鐵鏽轉化為惰性的無腐蝕的黑色物質,干膜厚度0.0125~0.025 mm。

        揚州美塗士金陵特種塗料有限公司的RUST—X穩化型水性帶銹底漆以高分子成膜樹脂、含銹草劑、鐵鏽轉化劑、金屬清洗劑、表面活化劑、結合劑、各種助劑等合成反應而製成,分為單組分塗料和雙組分塗料2種。單組分為乳藍色,雙組分為紅棕色,兩者pH為0.8~ 2.5,柔韌性3 mm,耐水性30 。台湾路豐助劑有限公司的WX一618型水性鐵鏽轉化防鏽底漆是乳白色微黃非透明乳狀液體,pH為0.5~1.0,是1種弱酸性高分子複合物,能使鋼鐵的氧化物(鐵鏽)轉化為黑色的有機鐵化合物,從而在鋼鐵表面生成1層由化學鍵和物理黏結的複合物膜。該產品耐鹽水性(浸人3%NaCl溶液中)為336 h,經過36h中性鹽霧試驗后其表面狀態可以達到8級(美國ASTM—ll7標準)。


        3 2種鐵鏽轉化底漆的性能研究

        3.1 2種鐵鏽轉化底漆的組成

        RUST DESTROYER 和RUST KNOCK OUT 2種鐵鏽轉化底漆都是單組分塗料,其中RUST DE—STROYER為溶劑型,RUST KNOCK OUT為水性塗料。RUST DESTROYER由特殊的醇酸樹脂、二氧化硅、二價鐵氧化物、碳酸鈣和溶劑等構成,外觀與普通的氧化鐵紅類防腐底漆相同。RUST KNOCK OUT由乙烯基共聚樹脂乳液、氧化鐵、硼硅酸鹽、水合鎂、硅酸鹽、重晶石和水等構成,與其他水性轉化底漆不同,該底漆的pH為7,呈中性,不含有丹寧酸或其他任何酸性物質,使用后不會與鐵鏽反應生成黑色的物質。這2種底漆均不含鉛、鉻或其他危險顏料及衍生物,並通過了美國農業部(USDA)和美國食品藥品管理局(FDA)的無毒測試,最佳干膜厚度為76 m。

        2種鐵鏽轉化底漆的性能研究 ,RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT是由美國先進防護品公司生產的2種鐵鏽轉化底漆 中國建材網,cnprofit.com

        3.2 基本物理機械性能測試

        對RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT 2種鐵鏽轉化底漆的基本物理性能按照相關的國家標準進行了測試,具體結果見表1。

        表1 2種鐵鏽轉化底漆的技術指標


        3.3 底材適應性測試

        據資料介紹,RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2種鐵鏽轉化底漆可用於潔凈鋼、生鏽鋼、COR—TEN鋼、鋁、錫、鍍鋅金屬、熱浸鍍鋅金屬以及塗刷過油漆的表面。為了驗證其性能,將RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT 2種鐵鏽轉化底漆塗刷到不同的未生鏽金屬表面、生鏽金屬表面和已塗刷醇酸底漆的試樣表面進行試驗。未生鏽金屬選用了馬口鐵板(表面鍍錫)、鋁板(型號3003)、Q235鋼、316不鏽鋼、紫銅5種材料;生鏽金屬選用表面帶氧化皮的Q235鋼,使用前將與試板表面結合不牢固的鐵鏽去除。將2種鐵鏽轉化底漆塗刷在上述底材上,均未出現異常;漆膜實幹后使用划格法對塗刷在未生鏽金屬和生鏽金屬上的各試板使用划格法進行了附著力的測試,測試結果均為1級。


        3.4 面漆兼容性測試

        據資料介紹,RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2種鐵鏽轉化底漆可以與多種面漆配套使用,兼容性良好。為了驗證這2種鐵鏽轉化底漆的面漆兼容性能,選取了幾種常用面漆進行試驗,試驗面漆分為醇酸面漆、氟碳面漆、高氯化聚乙烯面漆、環氧面漆、丙烯酸面漆和聚氨酯面漆6種。將2種鐵鏽轉化底漆分別塗刷在馬口鐵板上,在溫度為25℃、相對濕度為50%的條件下養護3 d后,塗刷試驗面漆並觀察它們之間的兼容情況。6種試驗面漆和2種底漆的兼容性良好,塗刷面漆后底漆未出現膨脹、移動、收縮、發皺和鼓起等現象。


        4 結語

        通過對RUST DESTROYER 和RUST KNOCKOUT 2種鐵鏽轉化底漆的研究發現此2種底漆性能優異,對潔凈金屬(鍍錫板、鋁板、Q235鋼、不鏽鋼316、紫銅)具有優良的附著力,與醇酸面漆、氟碳面漆、高氯化聚乙烯面漆、環氧面漆、丙烯酸面漆和聚氨酯面漆兼容性良好。


        對於生鏽金屬也無需進行噴砂/拋丸處理,只需將表面的疏鬆銹層除去,留下與底材結合牢固的銹層即可使用。塗刷后,底漆會與鐵鏽反應,將活性鐵鏽鈍化,阻止金屬的進一步腐蝕。目前該產品在美國已廣泛應用於工業、公共機構和商業環境中,如:輪船、橋樑、汽車、貨船、化工廠、原油油輪、港口設施、造紙廠、飲用水儲罐、石油化學煉油廠、鐵路、交通設施、運輸工具、鋼結構等,用戶反映效果良好。該產品在國內處於剛剛引進階段,還未大面積推廣使用。使用這2種鐵鏽轉化底漆可以在保證防腐蝕能力的前提下降低鋼材表面處理費用,既降低了成本同時又避免了表面處理所造成的環境污染,具有良好的環保和社會效益。


        楊萬國1,丁國清1,楊海洋1,沈耀輝2

        (1.鋼鐵研究總院青島海洋腐蝕研究所,台湾青島266071;2.台湾震耀科技有限公司,台湾100085)


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