{首页主词},&

行業(yè)發(fā)展|一款自愈合的水性帶銹涂裝底漆研制成功，有效解決反應(yīng)不足、封閉性等問題！

2021-12-16 14:04:49 作者：銹所201 來源：銹所201 分享至：

引言

隨著我國工業(yè)化體量的不斷增加和基建的持續(xù)投入并加快了其建設(shè)速度，帶動了對防腐蝕涂料行業(yè)的快速發(fā)展，也促進(jìn)了各種材料的更新升級換代。與此同時，民用及工業(yè)產(chǎn)品也對防腐涂料提出了更高性能的要求，特別是防腐的保護(hù)年限、涂層易施工操作性能、涂料抵抗氣候變化通用性、以及減少揮發(fā)性有機(jī)物的要求。在工業(yè)化進(jìn)程中，不可避免的出現(xiàn)了大量的防腐涂層失效需要重新翻修的機(jī)械設(shè)備、橋梁、儲罐、金屬屋頂?shù)鹊取，F(xiàn)場施工隊很少有能夠徹底清潔表面銹蝕達(dá)到有效防腐的Sa2.5等級的施工要求。對此，就提出了低表面處理的需求。而傳統(tǒng)的油性帶銹底漆往往會導(dǎo)致VOC超標(biāo)、重金屬含量高帶來環(huán)境污染等問。銹轉(zhuǎn)化涂料依靠單寧酸等有機(jī)酸與鐵銹發(fā)生反應(yīng)來達(dá)到防腐目的，卻會造成反應(yīng)不足或過剩腐蝕的情況，又會影響長效防腐能力。

在對銹蝕基材處理時往往要求打磨掉浮銹，剩下黑鐵部分，這部分成分則是以α-FeOOH居多，一般較為質(zhì)硬，不易打磨，若不處理，該銹層的不致密性又會使得氧氣、氯氣、水蒸汽等分子侵入，持續(xù)與鋼鐵反應(yīng)，一層層地銹蝕下去。所以，帶銹底漆或銹轉(zhuǎn)化底漆均必須和該層銹蝕反應(yīng)，并使得其形成良好的封閉層，隔絕外層，又能與鐵形成較好的附著力。隨著銹轉(zhuǎn)化應(yīng)用的增加，反映出來了很多問題，最明顯突出的問題就是反應(yīng)不足，封閉性不夠，附著力差且失效快等。

本研究制備了一款可在一定程度上自愈合的水性帶銹涂裝底漆，用以解決以上問題，并且可以降低鋅、鉛、鉻等重金屬元素物質(zhì)在涂料中的使用，并降低了民用、工業(yè)涂層維護(hù)的相關(guān)成本和勞動力。

1 帶銹涂裝的反應(yīng)機(jī)制

本項(xiàng)目采用了一款以某有機(jī)酸與丙二醇反應(yīng)合成的絡(luò)合單體，并加入了磷酸酯功能單體，丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等單體乳化合成制備的一款含有大量帶有固銹轉(zhuǎn)銹活性反應(yīng)基團(tuán)的、具有多支鏈結(jié)構(gòu)的納米級單組分丙烯酸乳液，可在涂裝后快速潤濕滲透銹蝕表面，極大程度上包裹住銹蝕層，并與之進(jìn)行快速反應(yīng)，并可持續(xù)滲透于銅鐵層與之直接接觸后形成絡(luò)合物鈍化層，保護(hù)鋼鐵基面。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要實(shí)驗(yàn)基材

自制銹蝕碳鋼板材（見圖1），C4級碳鋼（70 mm×150 mm×3 mm）。制備方法：參照標(biāo)準(zhǔn)HG/T5173-2017要求，按GB/T9274-1988中甲法的規(guī)定進(jìn)行，浸泡于3%NaCl的溶液中24 h，戶外暴曬60 d。浮銹表面處理：使用自來水邊沖洗邊用尼龍刷刷5min，然后在（105±2）℃下烘烤1 h，用鋼絲刷打磨除去鐵板表面浮銹，保留牢固附著的銹蝕痕跡，吹掃浮灰。

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

圖 1 銹蝕板面效果

2.2 性能測試

帶銹涂裝性能測試結(jié)果如表1所示。帶銹涂裝板面效果：在銹蝕的冷軋鋼板上測試所得配方，搭配了多種涂層，包括但不限于水性丙烯酸、水性醇酸、水性聚氨酯、水性環(huán)氧漆等。其中水性丙烯酸與環(huán)氧漆的相容性最佳。可作為翻新復(fù)合涂層的長效防腐使用。

表 1 帶銹涂裝性能測試結(jié)果

3 結(jié)果與討論

3.1 耐鹽霧性測試

對單道底漆測試，對比測試市面多種銹轉(zhuǎn)化底漆，采用了50 ?m干膜厚度，常溫養(yǎng)護(hù)14 d后，暴露在中性鹽霧環(huán)境中（ASTM B117），銹轉(zhuǎn)化底漆在48~72 h之間均陸續(xù)板面起泡、銹蝕（見圖2），100 h后全部銹蝕嚴(yán)重。而水性帶銹涂裝底漆在300h時才出現(xiàn)起泡現(xiàn)象（見圖3）。隨后對比在相同條件下，為底漆再做一道50 ?m的普通環(huán)氧中涂封閉后再暴露在中性鹽霧環(huán)境中，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了120 h時，銹轉(zhuǎn)化底漆陸續(xù)出現(xiàn)銹蝕，并隨時間后移，極快地重新產(chǎn)生了大量銹蝕起泡現(xiàn)象，而該項(xiàng)目水性帶銹涂裝底漆到500 h以上才出現(xiàn)零星的個別起泡現(xiàn)象。隨后重新在銹蝕冷軋鋼板上做了100 ?m干膜厚度的底漆涂膜。耐鹽霧1000 h未出現(xiàn)異常（圖4）。

圖 2 銹轉(zhuǎn)化底漆耐鹽霧48 h后板面出現(xiàn)起泡

圖 3 銹轉(zhuǎn)化底漆耐鹽霧300 h后的板面

圖 4 100 μm水性丙烯酸帶銹底漆1000 h鹽霧測試板面效果

3.2 復(fù)涂性測試

對多種銹轉(zhuǎn)化底漆做復(fù)涂測試發(fā)現(xiàn)，在一道反應(yīng)結(jié)束，無法有效施工第二道底漆，而一般銹轉(zhuǎn)化底漆的平均抗流掛效果均不佳，無法做到單道50 μm干膜以上，這就導(dǎo)致了在銹蝕嚴(yán)重的情況下無法完全轉(zhuǎn)銹卻也無法補(bǔ)救的情況。而本項(xiàng)目設(shè)計的水性帶銹涂裝底漆可多道施工，并可以達(dá)到施工濕膜厚度200 μm以上，完善了施工性。

3.3 自愈合測試

偶爾發(fā)現(xiàn)厚涂施工或兩道施工后，底漆漆膜達(dá)到80 μm以上時，在一定溫度條件下即可實(shí)現(xiàn)一定程度的自愈合，且漆膜越厚，愈合能力越強(qiáng)。為了觀察微裂紋愈合情況，試驗(yàn)通過破壞漆膜使其產(chǎn)生小規(guī)模的損傷，模擬出微裂紋。眾所周知，分子都是在不斷運(yùn)動的，并且隨溫度的升高而運(yùn)動加劇。故此，對不同溫度條件下的漆膜進(jìn)行測試，7 d后通過200倍顯微鏡觀察，微裂紋在50 ℃條件下，縫隙寬度降低了50%。

3.4 附著力測試

以百格法測試，1 mm測試間距，再對標(biāo)市面銹轉(zhuǎn)化涂料。最佳的鐵銹轉(zhuǎn)化涂料附著力是1級，并且在無銹裸鐵接觸處的附著力極差，很容易導(dǎo)致剝落現(xiàn)象。本項(xiàng)目的水性帶銹涂裝底漆附著力測試全部為0級，包括了裸鐵部位、銹蝕部位。一般防腐體系在暴露鹽霧環(huán)境下后會有附著力損失，和環(huán)氧底漆作為參考系對比，在1000 h鹽霧后測試附著力，環(huán)氧底漆拉伸強(qiáng)度附著力損失達(dá)45%，而水性帶銹涂裝底漆的附著力仍然為0級，附著力優(yōu)異。

結(jié) 語

研究表明，在對涂層進(jìn)行破壞后，在一定程度上漆膜的蠕變能力和多支鏈結(jié)構(gòu)的重新糾纏并重新與鐵基絡(luò)合鈍化附著，使得漆膜自愈合得以實(shí)現(xiàn)，可有效延長漆膜的壽命周期。當(dāng)前研究的重點(diǎn)是如何與其他漆膜搭配來適應(yīng)不同場景需求，來達(dá)到高效防腐的功能，并評估該涂層體系的堅固性。總之，防腐涂料在使用過程中不可避免地會受到機(jī)械損傷、微裂紋和隨之而來的銹蝕破壞，未來將會進(jìn)一步加深對銹蝕防護(hù)和功能性改善上的理解，但目前對水性帶銹涂裝底漆的研究表明，該涂層在使用過程中，具有優(yōu)異的附著力、耐鹽霧腐蝕能力，涂層的溫變自愈性能夠在一定程度上抵抗微裂紋的侵蝕能力，可有效延長涂層使用壽命。顯著降低了銹蝕防腐的翻新成本，并減少各行業(yè)機(jī)械設(shè)備、廠房的停機(jī)檢修時間，具有顯著的實(shí)際社會應(yīng)用價值。

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站所轉(zhuǎn)載的文字、圖片與視頻資料版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有，如果涉及侵權(quán)，請第一時間聯(lián)系本網(wǎng)刪除。