水性環氧防腐底漆耐鹽霧性能的影響因素分析總結
來源:涂料家 | 作者: 盧學軍 | 發布時間: 2020-03-09 | 294 次瀏覽 | 分享到:

用水性環氧制作底漆具有附著力好,涂膜致密,耐腐蝕,耐水,耐鹽霧等諸多優秀的性能。到底何種體系的水性環氧體系具有更高的耐鹽霧性呢?
本文從分子結構和防腐原理入手,詳細分析了影響耐鹽霧性的多種因素,可為水性環氧防腐底漆的配方設計提供參考。



1、使用助劑提高碳鋼鈍化膜的質量

鈍化型抗閃銹劑,可增強干態和濕態的附著力;

水分子阻換劑,將粘接界面變成疏水型;

硅烷偶聯劑,可提高界面附著力。


2、提高涂膜干態和濕態下的附著力

需要選擇一個合適的樹脂固化體系。

親水基含量相對較高的體系往往濕態粘接強度差,水分子滲透到界面的可能性大增。

固化后的涂膜疏水性越強,水分就越難以滲透。

固化后的涂膜跟底材的濕態附著力越好,水分即使滲透到了漆膜底材界面,也難以破壞漆膜與底材界面的附著力。經過鈍化的金屬界面濕附著力會好。


3、涂膜的Tg>35°C

這樣鹽霧試驗中,涂膜不會軟化,變形小就不易起泡。

需要選擇一個合適的樹脂固化體系。

固化的溫度和時間,影響交聯度,從而能影響Tg。

固化體系的活化能,影響交聯度和固化速度,從而能影響Tg。

固化劑分子中氨基和剛性基團的數量。氨基多,交聯度高,剛性基團多,Tg和涂膜硬度相對就較高,所以不易起泡。

油性環氧的漆膜很容易Tg>35°C,因為均相體系中環氧樹脂分子和固化劑分子充分接觸纏繞

水性環氧則不同,以下因素會制約其交聯度。

乳膠粒子的大小,粒子越粗,粒子中間部位很難接觸到固化劑的分子,交聯密度下降,體現為涂膜硬度不夠。

樹脂和固化劑的相容性,影響接觸機率;

樹脂和固化劑的配比取決于殘留量,樹脂殘留多,則固化劑要減量;

固化劑為水溶性的,樹脂為乳液,則樹脂殘留多,所以固化劑要適當減量;

樹脂、固化劑均為乳膠粒子,則樹脂、固化劑均會殘留,粒子大的組分殘留多,可考慮等當量或粒子小的減量;

自乳化環氧樹脂乳化油性固化劑的體系,硬度上來相對較慢,樹脂固化劑均會殘留,但樹脂殘留多,固化劑殘留少,所以固化劑要適當減少;

水乳型固化劑乳化油性環氧的體系,硬度上來相對較慢,樹脂固化劑均會殘留,但樹脂殘留多,固化劑殘留少,所以固化劑要適當減少;

乳液型自乳化固化劑配合自乳化環氧體系,二者可相互乳化,相容性較好,二者接觸充分,盡管二者均有殘留,但相對殘留少,可考慮等當量配比,該體系相對具有更高的耐鹽霧性能。


4、合適的顏基比,使樹脂能充分浸潤顏料體系

一般PVC在25-35%是比較合適的選擇范圍。



5、形成堿性涂膜,可阻止電化學反應,防止析出氫氣導致鼓泡

腐蝕發生的電化學反應:

在一般情況下,只要水中有0.4摩爾/升的鹽的濃度,鈉和氯離子就可以穿過涂膜擴散,因此在有鹽霧的情況下,下列陰極反應就可能發生。

有氧存在時:O2 + 2H2O + 4e =4OH-

無氧存在時:2H+ + 2e=H2   (因為水存在電解平衡:OH- + H+ = H2O)

對應的陽極也發生以下反應:Fe-2e=Fe2+   

陰極和陽極反應的結果,生成氫氧化亞鐵,隨后氧化成帶結合水的三氧化二鐵。

離子透過涂膜比水和氧慢得多,涂膜所含OH-會選擇性的吸收陽離子透過涂膜(如鈉離子)。經研究證實,陽離子透過涂膜結果使得涂膜起泡脫落。無氧存在時會產生氫氣,這就是上面說到的涂膜發生鼓泡的另外一個原因。

以上兩個陰極反應可以看出,只要涂膜的PH值呈堿性且很高的話,反應就不會向右進行從而阻止了氧分子的溶解;在無氧存在時由于PH較高,這樣H+濃度就非常的低,釋氫反應就不會發生。故就抑制了陰極反應,沒有了陰極反應,陽極反應自然也就大大減低了。陰陽兩極反應的停止就阻止了電子的傳遞,故涂膜的電阻就不會降低同時保持良好的防腐性。


6、 顏填料的選擇尤其是防銹顏料的選擇

防銹顏料分為物理防銹和化學防銹兩種,前者有云母氧化鐵和超細云母粉,這些片狀物料能增強漆膜的致密性,對腐蝕介質起屏蔽作用,降低滲透率;后者如鉛系、鉻酸鹽、磷酸鹽顏料,原采用磷酸鋅和三聚磷酸鋁,后在配方中使用一種新型的復合磷酸鋁為主防銹顏料,以磷酸鋅和三聚磷酸鋁為輔,磷酸鹽離解產生的磷酸根可使金屬表面鈍化,引起陽極極化,而鋅粒子和鋁離子則在陰極反應引起陰極極化。可大大提高涂膜的防銹能力。


7、交聯密度(參照第3點)

乳膠粒子的大小,影響樹脂和固化劑的混合均勻度,從而影響交聯度。選擇粒徑小的環氧或者固化劑乳液,具有更高的交聯密度。

多官能度的樹脂和固化劑體系,提高交聯密度。

相容性好,成膜性好,影響混合均勻度和相互接觸機率,從而影響交聯度。

合適的固化溫度和時間。

樹脂和固化劑體系的活化能。活性高的環氧體系在相同溫度下具有更高的交聯度和更快的固化速度。

樹脂/ 固化劑的當量比,影響交聯度。


8、涂膜的的厚度

當然耐鹽霧性能也跟涂膜的厚度也有相當大的關系,涂膜厚,水、氧分子要穿透涂層需要的時間就長。耐鹽霧性與涂膜厚度成正比。


9、樹脂中單官能團或增塑型乳化劑的含量

外乳化類型通過添加乳化劑后相轉變的方式乳化環氧,乳化劑有單環氧基的或者增塑型的,往往需要添加10-20%才能充分乳化環氧樹脂,影響固化物的致密性和耐熱性、硬度、耐腐蝕性等參數,自乳化性環氧乳液為雙官能團環氧樹脂接入親水基,交聯密度高,耐腐蝕性相對較高。

自乳化環氧體系,配合胺類固化劑及堿性顏料固化后形成了堿性較高的涂膜,可阻止電化學反應,抑制腐蝕金屬和防止陽離子堆積和析出氫氣導致起泡。


10、環氧固化劑體系中親水基和疏水基的相對和絕對數量

親水基含量高,如親水型分子結構的固化劑,固化后的涂膜水分透入的機率大增,耐鹽霧性受影響。

反之,疏水基含量高,如油性固化劑,固化后形成的涂膜具有天然憎水性,濕態附著力提高,水分透入的機率減少,耐鹽霧性較高。

親水基和疏水基含量均高,相比單純的親水基含量高,固化后的涂膜具有一定的疏水性,耐鹽霧性相對提高。

環氧固化劑體系相對較少的親水基具有更高的憎水性、濕態附著力和耐鹽霧性。




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