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防腐涂料适用于海洋环境钢结构的保护  2017/4/10

海洋防腐涂料按涂层体系,一般由底漆、中涂和面漆组成。底漆一般为有机或无机的环氧底漆。热喷锌、铝或锌铝复合涂层可以作为有机涂层的底层,也可以单独作为钢结构的整体保护涂层。防护底漆是防腐蚀最重要的部分,以富锌底漆为主,底漆中的填料,如Zn粉,除了提供屏蔽作用,还可以提供阴极保护作用。
中涂漆以环氧类涂料为主,要求有足够的防渗透能力,如环氧云铁,环氧玻璃鳞片,环氧沥青、氯化橡胶漆等。面漆一般采用聚氨酯,丙烯酸树脂或乙烯树脂涂料,面漆要求具有高的耐侯性。有些中间漆也以面漆使用,组成多层的保护涂层体系。以下即按涂料类型,对其研究状况分别进行介绍。
环氧树脂是被广泛使用的防腐用树脂,在海洋环境中,环氧树脂涂料是使用的最多的涂料类型。无论在底漆和中涂中,环氧树脂都被作为基质树脂。
富锌底漆,有机富锌即主要为环氧富锌底漆,无机富锌主要以硅酸乙脂为成膜基质,两者都具有良好的腐蚀保护作用,适用于海洋环境钢结构的保护。富Zn底漆采用的是牺牲阳极的阴极防护机理。Zn之所以可以保护钢铁基体,是因为其相对于钢铁具有更低的腐蚀电位。例如,Zn在海水中的自腐蚀电位为-1V左右。Zn相对于钢基材有-0.25V的驱动电位,因为较低的电位,Zn适合做牺牲阳极。如果海水中的基材的腐蚀电位低于-800mV(SCE),则基材就可以楷体得到保护。对于同样的Zn填料,PereiraD的研究表明,有机和无机富Zn体系的腐蚀电位有明显不同,环氧体系比硅酸乙酯体系高100mV左右,两者的腐蚀趋势明显不同,后者明显比前者的腐蚀速度慢。漆膜中的Zn粉相互接触并与金属面接触而导电,在海水腐蚀环境中起到了牺牲阳极的阴极保护作用。Zn粉的颗粒大小和形状对环氧底漆的保护作用有明显区别。VilcheJR等人用EIS手段测试发现,因为片状Zn颗粒比球状颗粒具有更大的比表面积,在球形Zn颗粒为主的富Zn底漆中加入一定量的片状Zn颗粒可以获得更好的腐蚀防护性能,且相应的CPVC(临界颜料体积浓度)比球形的低,片状Zn和球状Zn的临界颜料体积浓度分别为50%和60%.关于Zn粉含量对环氧底漆性能的影响,一般认为含Zn量要在70%以上。Feliu等人的研究发现,50%的硅酸乙脂富Zn底漆不能够提供阴极保护,68%的环氧富Zn底漆提供的阴极保护作用有限,这些都说明低含量Zn提供的阴极保护作用有限。MarcheboisH等人通过在环氧中加入40%的球形Zn和10%的片状Zn,取得了和Feliu等人加入93%球状Zn同样的阴极保护寿命,原因为片状Zn由于大的活性面积提供了更负的腐蚀电位。然而,由于片状Zn的溶解迅速,所以球状Zn/片状Zn的比例是富Zn涂料配方中的一个关键因素。
随着Zn粉的不断溶解,在Zn粉颗粒中沉积了许多Zn粉被腐蚀后的固态产物,其中的碱性羟基氯化物的形成被认为对涂层的抗Cl-的腐蚀性能有重要作用。MarcheboisH等分析认为,4Zn(OH)2·ZnCl2·H2O、Zn4Cl2(OH)2SO4·2H2O是起抗Cl-腐蚀作用的产物,这些腐蚀产物的拉曼光谱如表1所示。致密的腐蚀产物不导电,对于被保护的材料来说,相当于是一层屏蔽层,它阻挡了腐蚀因子。当Zn的腐蚀产物产生后,这种涂料的防腐作用是阴极保护作用和屏蔽作用共同作用的结果。环氧富Zn底漆的保护作用在浸泡前期以牺牲Zn阳极为特征,浸泡后期Zn的腐蚀产物形成密闭的屏障实现对基体的保护。Mg作为牺牲阳极,近来也被用在环氧漆中,证明对铝合金基材的防护有效,其相当于Zn对钢基材的保护作用,但Mg用在钢铁基材上的效果还未见考察。


文章来源:http://www.panhoo2.cn/news_more.asp?id=1375

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