全  站关键词

1　前言

　　水溶性涂料最大的特点是以水为主要溶剂替代普通涂料中的二甲苯和溶剂汽油等,既降低了成本,又能避免有机溶剂挥发造成的环境污染,同时还能防火,且易于运输贮存,因此水溶性涂料有着广阔的应用前景。尤其是能在金属表面形成保护层,并能在有水和少量油污条件施工的“三带”(带锈、带水、带油),两防(防锈、防水)涂料更是金属防腐行业的热门课题[1-2]。据统计,我国每年由于金属腐蚀而造成的经济损失高达100～150亿,目前,有关专家对钢铁表面处理进行较深入的研究,但就如何同时解决带锈、带水、带油又能提高水溶性涂料的防水问题,还有待进一步研究。本文通过筛选不同的添加剂和水溶性树脂与转化液的相溶性和稳定性的研究,取得了较为理想的效果。

2　实验部分

2 1　药品与仪器

磷酸(化学纯),氢氧化铝(工业级),氧化锰(化学纯)明矾(工业级),动物胶(工业级),聚乙烯醇缩丁醛(工业级),渗透促进剂(自制),添加剂(自制);成套有机合成标准磨口玻璃仪器,搅拌器(ＪＢ-90型),检测涂料性能的整套仪器(天津市材料试验机厂)。



2 3　“三带”防腐涂料的制备工艺

①铁锈转化液制备:按配方的计量比例,先将磷酸与氢氧化铝混合均匀,再加入氧化锰加热至溶液澄清,乘热加入缓蚀剂,搅拌至溶解,再将动物胶、明矾、和水混合加热溶解得到的溶液倒入,边加热边搅拌均匀,最后依次加入渗透促进剂和其他辅料,搅拌至全部溶解便得“三带”防腐涂料的Ａ组分———铁锈转化液。

　　②聚乙烯醇缩丁醛(ＰＶＡＢ)液的配制:称取一定量的ＰＶＡＢ,用15～20倍的低级醇在水浴加热到80～90℃时溶解,自然冷却降至室温备用(Ⅰ液):称取一定量的ＰＶＡＢ用7～11倍的乙酸正丁酯水浴加热到88～90℃时完全溶解并保持温度在40℃左右(Ⅱ液),以1∶1 1的体积比将Ⅰ液倒入Ⅱ液中并搅拌,同时水浴加热,直至完全溶解即得本研究涂料的Ｂ组分———有机成膜物。

　　③“三带”环保型防腐涂料的配制:将Ａ组分与Ｂ组分按一定比例进行混合,同时加入适量的稳定活性分散剂不断搅拌均匀便可得到粘稠状液体的“三带”环保型防腐涂料。

3　结果与讨论

3 1　“三带”环保型防腐涂料的作用机理
钢铁表面锈层的主要成分为γ-ＦｅＯＯＨ,α-ＦｅＯＯＨ,Ｆｅ(ＯＨ)3,Ｆｅ3Ｏ3,ＦｅＯ,Ｆｅ3Ｏ4,其中γ-ＦｅＯＯＨ含量最高,其性质也最活泼,涂料涂刷在锈层表面时,就会发生下列转化成膜反应。

　　(1)铁锈的溶解反应:



　　(2)磷化成膜反应　　随着铁锈溶解反应的进行,钢铁表面的酸度降低,当达到某一种难溶磷酸盐的溶度积后,则自发发生磷化成膜反应:Ｍｎ2++ｍＦｅ2++ＸＰＯ3-4→(Ｍｎ)ｎ(Ｆｅ)ｍ(ＰＯ4)ｘ↓

　　在添加剂和促进剂中含有单宁酸和其它多羟基酸,能与铁离子发生反应生成与基体结合力强、稳定性高的黑色单宁酸铁螯合成膜物,其反应如下:



　　由于本涂料添加少量表面活性剂,对涂料本身的有机和无机成膜物有一定的增溶和分散作用,当涂料用于带有少量水分的金属表面,很容易将其与涂料组成溶为一体;当遇到金属表面有少量加工剩余的油污时,表面活性剂又能起到除油、去污的作用。同时能改变与金属表面的亲润性。
　　 由于添加了渗透促进剂(ＥＤＴＡ、单宁酸等),既可形成稳定的络合物,同时又能消耗游离的Ｈ+,使Ｈ+浓度降低,抑制酸对金属的腐蚀向内部结构发展,增强涂料的稳定性,另外,形成无机膜反应中,也加入了有机膜网络结构的形成,使之层层交联覆盖于金属表面,增强了防锈、防水效果。

3.2　添加剂的用量对涂料性能的影响

添加剂是采用聚乙二醇辛基苯基醚类非离子表面活性剂加入适量烷基糖苷类活性剂及丙三醇(三者质量分数比为1∶0 2～0.5∶1.2～1 5)制得,加到转化剂和成膜物(ＰＶＡＢ胶液采用低级醇和低级酯混合溶剂)。转化液与成膜物胶液的质量比为1∶1 25,添加剂用量不同,对涂料性能的影响见表1。



　　由表1可知,添加剂用量过少,涂料的带油、带水性较差;用量过多,涂膜的防水、防腐性能则明显降低,而涂料的稳定性却逐步增加。综合诸多因素考虑,添加剂在涂料中的质量分数以0 3%～0 5%为好。

3.3　渗透促进剂对锈面转化速率的影响　
　 研究不同的渗透促进剂对锈面转化速率的影响(用量为涂料质量的0 8%),转化



4　“三带”环保型防腐涂料的主要性能

　　按照国家标准ＧＢ/Ｔ12612-90和ＧＢ1720-79的测定方法,对本研究的涂料和现有带锈涂料进行比较,结果见表2。本防腐涂料既可采用浸涂也可用刷涂的方法,可在较短的时间内干燥,得到一层黑色坚韧致密的保护层,除锈快而彻底。和现有水溶性带锈涂料相比,耐水性、耐蚀性明显增强,和油溶性带锈涂料相比,耐酸碱性、锈面转化速度有较大的提高。另外,将此涂料直接涂在带有少量油污或水的锈面上,很快很形成一均匀致密的涂膜,而后者则很难涂上,反复涂刷便形成花斑状不均匀涂膜。



5　结论

研制出的“三带”环保型防腐涂料具有制备工艺简单、成本低廉、原料易得、施工方便、对人无害、存贮稳定、运输安全、性能优良等特点。是一种值得推广的“绿色”涂料。