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解析粉末涂料分歧环氧系统对涂层防腐的影响
2018-01-09 08:57:55编辑:谨如浏览次数:

跟着工业手艺的快速成长,情况护卫问题已愈来愈遭到全球的正视。出格是在中国,当局机构声明在2015年头起头对溶剂型涂料厂商征收高达4%的voc税。因为粉末涂料的voc几近接近于零,这对于粉末涂料厂商是个好动静,将会供给更多的成长契机与当局的鼎力撑持。

粉末涂料已普遍应用到很多范畴,诸如建筑、汽车、管道、移动通讯和家用电器等。粉末涂料行业中,涂料防腐的工作与研究一向没有中断过。有关桥梁、建筑物、飞机、汽车与输气管道等侵蚀粉碎的报导习以为常。尽管在油气管道行业中已开辟出一种有用的阴极护卫办法,但仍存在涂层粉碎的环境。涂层粉碎的影响身分[1]良多,这可能遭到包括成膜物质、颜填料、助剂、基材类型、前处置工艺、固化工艺、涂层厚度与涂层附出力在内涂料系统的影响,也可能来自包括温度、湿度、细菌与紫外线在表里部情况的影响。所有侵蚀影响身分间的关系如图1所示。

对于粉末涂料厂商而言,防腐机能的改良关头在于涂料自己化学构成的设计,这就需要选择适合的成膜物质、颜填料与防腐助剂。接下来这些影响身分将一一介绍。

1.成膜物质

粉末涂料所用树脂首要为聚酯、丙烯酸、聚氨酯与环氧。聚酯布局中存在酯基,易于在湿润情况下水解;丙烯酸布局中也含有酯基,被证实易在酸雨情况下遭到粉碎;聚氨酯可用于防腐涂料,但价钱昂扬;价钱合理与防腐机能优秀的环氧树脂,则是个很好的选择,如图1所示,就以双酚a型环氧为例。

双酚a型环氧优秀防腐机能的决议身分以下:

1.侧羟基付与了同金属杰出的附出力;

2.骨架中醚键付与了优秀的耐化学性与耐碱性;

3.布局中无酯基,具有杰出的耐水性;

4.高交联密度付与了对基材更杰出的屏障结果;

除了双酚a型环氧,线性酚醛改性环氧与双酚f型也可用于防腐粉末涂猜中,二者的化学布局图如图3与图4所示。

从化学布局上阐发,线性酚醛改性环氧同双酚a型环氧与双酚f型环氧比拟,单元摩尔物质中含有更大都目标环氧基团与芬芳环,固化后交联络构更加致密,具有更优秀的防腐机能,但同时也存在脆性这一缺点,一般很少在粉末涂猜中零丁利用。在重防腐粉末涂猜中,线性酚醛改性环氧常常与双酚a型环氧共混利用,以到达优秀的防腐机能与力学机能。粉末涂料用双酚f型环氧首要是为改良涂料的流平性,也可同双酚a型环氧共混利用。

除了化学布局,份子量也是影响环氧各项机能的主要因子,其影响环境如图5所示。同高份子量环氧比拟,因为低份子量环氧含有更大都目环氧基团,固化后涂层的交联密度增大,进而涂层的硬度增添,柔韧性与冲击强度降低。低份子量环氧比高份子量环氧布局中含有较少数量的羟基,也会降低涂层与基材间的润湿性与附出力。综合环氧各项机能考虑,环氧的份子量须在必定规模内,或大或小均会影响到涂层的防腐机能。在重防腐范畴中,环氧的份子当量一般在700-900g/eq,份子量分布较窄。

在热固性粉末涂料配方中,成膜物质首要由树脂与固化剂构成。粉末涂料用环氧的常见固化剂包括咪唑、胺类(双氰胺与芬芳胺类)、酸酐与酚类固化剂等。此中,咪唑因为活化能低与固化反映激烈,固化后涂层内应力大与力学机能欠安,很少零丁利用,而是经常作为环氧粉末涂料的催化剂。双氰胺具有杰出的综合机能与性价比,是常见的粉末涂料固化剂。几种芬芳胺也可用于粉末涂料固化剂,例如z.wang等研究了三种芬芳胺类固化剂(二氨基苯砜、间苯二胺与酚醛胺)固化涂层在浓度为10%的热硫酸溶液中的防腐机能,发现二氨基苯砜固化涂层具有更好的防腐机能。因为酸酐易发生刺激性气体,储藏不变性欠安,在必定水平上限制了它在粉末涂猜中的应用。酚类固化剂以其低烘烤温度、快速固化与优秀防腐机能的长处,成为在重侵蚀情况如油气管道范畴中的首选。

2.防腐涂料用颜填料

作为粉末涂猜中一种不成或缺的成份,防腐颜填料从防腐机理来讲,是经由过程物理阻隔、电化学反映和缓蚀反映来到达防腐抗蚀的目标。

物理阻隔防护是借助于层状填料的涂层增厚与防渗功能来实现的。普遍用于防腐粉末涂猜中的层状填料首要是云母氧化铁、绢云母与玻璃鳞片。侵蚀介质在含球形填料涂层中趋于直线型迁徙与分散,但在含片状颜填料涂层中因为填料层间彼此阻隔,只能曲线型迁徙与分散,如许大大延缓了涂层侵蚀进度。别的需要指出的是,片状填料在粉末涂料加工挤出进程中可能难以保持原本的片状外形,这一点限制了其在粉末涂猜中的应用。

原则上讲,比基材的电化学性质更活跃的金属,都可作为防腐涂料的颜填料。但今朝,应用最为普遍的是金属锌颗粒,有报导称球形锌到达最好防腐机能的颗粒平均直径为2μm。金属锌的防腐机理在于锌介入侵蚀反映发生了不溶物如znfe2o4与碱式碳酸锌。出格地,当由eckave-werke公司开辟的片状金属锌替代了传统球状锌后,因为片状金属锌具有怪异的平行搭接与屏障功能,涂料的防腐机能获得进一步的改良。

缓释型颜填料按介入反映类型可分为阴极型与阳极型。阴极型缓蚀剂,如镁和铝的无机盐,是经由过程在中性情况下同氢氧根离子的阴极反映生成不溶物来按捺涂层的侵蚀。阳极型缓蚀剂,如磷酸盐、硅酸盐或氢氧化物,可在金属概况形成一层氧化护卫层。若是所用缓释型颜填料不足,这将形成欠安的电极区,反而会加快侵蚀进度。今朝,缓释型颜填料应用最为普遍的是含磷酸盐颜填料,如磷酸锌与磷酸镁。别的,还有一类毒性更少的缓释型颜填料,它们是基于金属氧化物夹杂物的尖晶石型颜填料。

3.助剂

理论上讲,所有有助于提高涂层与金属基材间附出力的助剂,都可用于改良涂层的防腐机能。硅烷或改性硅烷就是常见的一种,可改良涂层与金属基材的层间附出力。除了硅烷类还有一些其他类型的附出力增进剂,好比查特威国际公司研发出一系列用于粉末涂料的附出力增进剂,如含有高浓度氨基、羧基或羟基的chartsil b 515.2h/1h与chartsil c,这些都可在挤出加工前引入到涂猜中。别的,有报导称将聚苯胺插手到环氧粉末涂猜中,可改良其防腐机能。

4.瞻望

跟着情况护卫愈来愈遭到正视,粉末涂料在不久的未来具有更大的应用前景。可是迄今为止,粉末涂料因为各类前提的限制,未能应用到c5与c6侵蚀品级上,这对于粉末涂料手艺人员、设备供给商和基材前处置专业人士而言,仍有良多的工作与研究去做。在浩繁防腐助剂之中,低毒绿色缓蚀剂是防腐涂料的成长趋向,液体涂料界中提到了一些绿色缓蚀剂如生物可降解高份子与植物提取物,这些在很多侵蚀情况下表示出凸起的防腐机能。尽管这些绿色缓蚀剂具有低毒与生物可降解的长处,但仍存在各类手艺瓶颈。若何在工业层面上普遍操纵这些绿色缓蚀剂,尤其应用到粉末涂猜中,需要进一步的研究与摸索。

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