鑄鐵防閃銹劑在水性涂料中的應用和選擇

時間：2021-08-23

水性涂料以水為主要溶劑，對人體與環(huán)境危害小，并且具有施工方便、安全性好、易于儲存運輸?shù)忍攸c，已成為現(xiàn)代涂料的重要發(fā)展方向。目前水性涂料在建筑涂料和電泳涂料領(lǐng)域得到了廣泛應用，但在金屬防腐蝕涂料方面的使用還很有限。在鋼鐵表面使用水性涂料，在干燥過程由于有水和氧的存在較容易發(fā)生腐蝕，即稱之為閃銹。特別是在高碳鋼或者鑄鐵件上涂刷水性涂料，閃銹問題很難解決。

1.在水性涂裝施工過程中，類似閃銹的另一種漆膜缺陷，漆膜起痕的現(xiàn)象，其根本原因似乎也由電化學的現(xiàn)象產(chǎn)生(而不是通常所認為的表面張力差所引起的貝納德漩渦，引起表面張力差的原因即是電化學現(xiàn)象)。這種現(xiàn)象雖然不像閃銹那樣被普遍看作嚴重的施工問題，但對漆膜外觀的影響也是非常嚴重。筆者經(jīng)歷過在涂有車間富鋅底漆的鋼材上施工時反復遇到此類問題，表面出現(xiàn)劃痕的馬口鐵板或鍍鋅板也非常明顯。

2.閃銹抑制劑的選擇

2.1水性涂料閃銹抑制性的測試方法

對于水性工業(yè)防腐涂料閃銹抑制性的測試采用了下面的方法：按標準條件(溫度：23℃，濕度：50±5%)制板并將試板水平放置24小時后，觀察漆膜表面有無銹點(斑);之后立即將試板浸泡在相應溶劑中去除漆膜(必要時可用木質(zhì)工具)，觀察底材上有無銹點。若漆膜表面無銹點(斑)，底材上也無銹點，則表明閃銹抑制性合格，評定為“正常”，否則評定為“不合格”。

按照涂料檢測的標準來講，上述測試方法有其合理性;但在實際的施工過程中，類似的標準條件是可遇不可求的。因此我們在實際的實驗過程中，人為制造一些低溫高濕或者高溫高濕的條件進行試驗和檢測，例如“溫度35℃，濕度85%”，才能對閃銹抑制劑做出有效選擇。

由于到目前為止，國內(nèi)并沒有閃銹抑制性測試的統(tǒng)一方法，某涂料論壇上甚至出現(xiàn)了水性涂料閃銹抑制效果達到“20天不閃銹”這樣的“怪論”。因此，選擇一定的檢測方法來檢測閃銹抑制性才具有較好的實踐意義。

2.2閃銹抑制劑的作用機理

通常來講，閃銹抑制劑的作用機理與涂料長效防腐蝕機理是一致的，也有緩蝕型、鈍化型和屏蔽型這3種。如前所述，由于閃銹現(xiàn)象是電化學作用產(chǎn)生的，因此采用具有還原作用的物質(zhì)來釋放負電荷而起到緩蝕作用，這是較為簡捷、也是較為有效的辦法。但這類具有還原作用的物質(zhì)由于離子性太強，導致漆膜的長期耐水性下降，因此而隨著技術(shù)的發(fā)展，也逐漸出現(xiàn)鈍化和屏蔽效果的閃銹抑制劑，正因為抑制腐蝕的原理基本一致，這類產(chǎn)品也同時具有了抗腐蝕的長效性。

2.3閃銹抑制劑的種類

多年來，筆者所接觸到的閃銹抑制劑不下20種,型號300多。本人將其分為2類，第1類是傳統(tǒng)的產(chǎn)品，比如亞硝酸鈉、鉬酸鈉、鉻酸鍶等等，這類產(chǎn)品價格便宜，效果明顯，用量較低，到目前仍然有相當?shù)母偁幜?。但缺點是不環(huán)保，受到社會各方面的打壓。另一類是復配的產(chǎn)品，歐美各助劑廠價有相當多的類似產(chǎn)品，比如美國HALOX、法國先創(chuàng)等等。國內(nèi)也有廠家開始跟進，這一類的產(chǎn)品是在傳統(tǒng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)的替代品，或?qū)ζ湫阅苓M一步的提高和拓寬，

盡管按照上述方法分類并不科學，但基于這樣的表述，可以看出閃銹抑制劑簡略的發(fā)展脈絡。從較開始采用的緩蝕型產(chǎn)品(比如亞硝酸鈉)，到鈍化型產(chǎn)品(比如鉻酸鍶)，再到緩蝕與屏蔽型產(chǎn)品。后期的閃銹抑制劑均采用**-無機復配的產(chǎn)物，比如金屬**螯合物，或者多官能的磷酸鹽螯合物，同時達到緩蝕、鈍化與屏蔽的效果。

2.4閃銹抑制劑的選擇與應用

2.4.1針對不同底材選擇閃銹抑制劑

正如前文所述，不同金屬底材，水性涂料施工過程中閃銹現(xiàn)象的產(chǎn)生快慢或程度不同，因此閃銹抑制劑的選擇和添加量也有區(qū)別。例如鑄鐵，許多人認為這是較難解決的底材，在濕度高至85%以上時，傳統(tǒng)的亞硝酸鈉幾乎毫無作用，筆者試用過10種以上的產(chǎn)品，但效果均不理想。同樣的，鋁板作為底材也非常容易出現(xiàn)閃銹，但這是相對容易解決的底材，美國Halox Flash-x-150，F(xiàn)A-179均可發(fā)生作用。

至于大多數(shù)鋼鐵等金屬底材，在解決閃銹方面不是難題，但要綜合考慮閃銹抑制性、罐內(nèi)防腐蝕及長效防腐蝕方面的平衡。比如將515和150拼用，或者將Halox 150與Halox 330拼用，添加量合計在0.5-1%左右即有比較好的效果。

而針對焊縫防閃銹，磁鐵防銹，銅件防銹等問題，選擇KH-7026純**來，不含無機鹽的產(chǎn)品，味道小，附著力好，耐鹽霧好。

2.4.2pH值調(diào)節(jié)劑對閃銹抑制性的影響

幾乎所有的涂料工程師都明白低pH的涂料容易產(chǎn)生閃銹，而pH較高則不容產(chǎn)生。其中一個現(xiàn)象很有意思：由二甲基乙醇胺(DMEA)中和的水性丙烯酸氨基烤漆(這類產(chǎn)品從不添加閃銹抑制劑)或者水性環(huán)氧酯防銹漆幾乎從不出現(xiàn)閃銹，而采用氨水中和的乳液型丙烯酸涂料，即使將pH值調(diào)至9.5左右，也很容易出現(xiàn)閃銹。后來經(jīng)過驗證，改用二甲基乙醇胺，將pH值調(diào)至11左右，乳液型丙烯酸防銹漆幾乎不再出現(xiàn)閃銹現(xiàn)象，即使在90%濕度條件下也是如此。這種現(xiàn)象背后的原理是什么呢?

從閃銹抑制機理方面進行分析，pH是如何影響閃銹現(xiàn)象的發(fā)生呢?是否可以認為二甲基乙醇胺中的氮原子所含孤對電子可以被失去電子的金屬離子所捕獲，從而阻礙了金屬底材的進一步陽極化?這樣的解釋可以區(qū)分氨水和二甲基乙醇胺的區(qū)別，因為氨水結(jié)構(gòu)中氮原子的孤對電子與水化合形成了氫鍵，不在具有給電子能力。當然這樣的解釋能否站住腳跟，限于水平無法進一步進行理論驗證。

但是從筆者多年的經(jīng)驗，用氨水來調(diào)節(jié)PH值，雖然你會覺得耐水性和防閃銹能力不如DMEA，但是漆膜干燥后的耐水性和耐返銹能力卻是比DMEA優(yōu)異的。

2.4.3閃銹抑制劑的快速判別方法

如上所述閃銹抑制劑需要根據(jù)不同底材進行選擇，但由于水性丙烯酸防腐涂料是一個非常復雜的組合物，涂料中的各個組分都會對閃銹現(xiàn)象產(chǎn)生多或少的影響。那種將某款閃銹抑制劑按其推薦量添加后進行一次或幾次試驗，發(fā)現(xiàn)效果不佳后即棄用該品種的做法是不科學的。筆者在實驗過程中試用了一種簡單的方法：將閃銹抑制劑按其推薦量加入去離子水中，直接滴加在需要涂裝的底材上(預先按正常的底材處理方法進行處理)，液滴至少保持24小時不干。這種情況下不產(chǎn)生銹蝕的品種，則可以進行下一步的試驗。這樣做的好處是可以排除涂料中其他組分對于閃銹抑制性的干擾而影響判斷，并且簡單、快速、成本低廉。

3總結(jié)

盡管在大多數(shù)涂料工程師的眼里，水性丙烯酸防腐涂料的閃銹抑制性并非難題。但在實際的施工過程中，閃銹抑制性較差的品種卻往往會引起非常大的問題，因此需要引起重視。其改善過程需要進行針對性的研究、模擬試驗和現(xiàn)場試驗才能有效解決。同時，選擇適合的閃銹抑制劑不但可以解決閃銹的問題，同時可提高漆膜的長期耐水性、罐內(nèi)防腐性等綜合效益。

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