1 前言

传统的涂料在钢铁表面涂装前, 都要进行彻底除锈。常见的除锈方式有喷砂、抛光、打磨和酸洗等, 劳动强度大且操作环境恶劣, 我们研制出一种水性带锈涂料。

该涂料可直接涂刷在带锈钢铁表面, 既能除去锈蚀, 又可把厚度在80 Lm 以下的铁锈层转化成稳定的化合物, 从而牢固地粘附在钢铁基体表面形成保护性密闭层, 防止钢铁氧化锈蚀, 起到除锈防锈的双重作用中国建材网cnprofit.com。本文所研究的涂料为水乳胶型, 主要特点如下:

(1) 无毒无污染;

(2)干燥快、常温下4 h 可干燥、缩短了施工周期;

(3) 施工方便、可刷可喷、涂装工具可用水清洗干净;

(4)涂膜耐碱性好, 色浅, 保光保色, 且具有较好的耐侯性;

(5)用作防锈底漆时, 能和多种面漆配套使用。

2 实验部分

211 苯丙乳液的合成

21111 合成配方

苯丙乳液的合成

21112 合成工艺

(1) 将过硫酸铵配制成5%( 质量分数) 水溶液备用;

(2)称取计量乳化剂溶于水中, 缓缓加入混合单体, 剧烈搅拌15~ 20 min, 直至混合均匀成乳液;

(3) 将1/ 5 的乳液加入反应釜, 再加入1/ 2 的引发剂, 搅拌升温至70~ 72ºc , 保温至物料略显蓝色, 此时会出现一个放热高峰,升温至85ºc ;

(4)加入剩余引发剂, 连续滴加剩余乳液在2 h 内完成, 速度以控制釜内温度为准;

(5) 升温至90~ 95 ºc , 保温1 h, 冷却至30ºc 左右, 加氨水调节pH 值为8~ 9。

212 带锈涂料的配制

21211 涂料配方

组分质量分数( %)

苯丙乳液( 固含量40%) 33

转化剂5

铁红12

磷酸二氢锌3

锌黄、氧化锌5

滑石粉、硫酸钡5

水 余量

21212 配制方法

(1) 将颜料和防锈剂加水调成颜料色浆,放入球磨机内球磨, 使色浆能过200 目筛;

(2) 将转化剂配制成一定比例的水溶液;

(3)将色浆和转化剂溶液置于搪瓷容器中混合, 用搅拌机快速搅拌均匀;

(4)将填料磨细过200 目筛, 加入搪瓷容器中混合均匀;

(5)加水调整涂料粘度至涂) 4 杯25 s。

3 结果与讨论

311 乳液的合成

苯丙乳液合成过程中, 乳化剂的选择,引发剂的用量, 反应的温度等因素将直接影响到乳液的性能, 经多次实验比较, 我们采用十二烷基硫酸钠和OP- 10 作为乳化剂,以过硫酸铵作为引发剂, 将乳液聚合温度控制在90ºc , 所得乳液无沉渣, 无凝胶现象, 乳液聚合度适中, 稳定性好。

312 转化剂的选择

转化剂是带锈涂料的关键组分, 它直接影响涂料的除锈防锈性能, 常见的转化剂有磷酸、亚铁氰化钾、草酸和鞣酸等, 通过系列实验, 其结果如表1。

转化剂对锈蚀转化的影响

由上表可知:

(1) 采用磷酸作为转化剂, 存在以下反应:

因此, 尽管磷酸能使锈蚀转化为磷化膜, 但由于氢气析出, 漆膜易起泡, 导致附着力下降。

(2)采用磷酸+ 亚铁氰化钾作为转化剂,其反应如下:

K4[Fe(CN) 6] + 4H3PO4yH4[Fe( CN) 6]+ 4KH2PO4

所得产物为乳白色的转化液, 并与锈蚀发生下列反应:

2Fe2O3+ 3H4[Fe(CN) 6] yFe4[Fe(CN) 6] 3+ 6H2O

可见该转化剂有较好的转化铁锈能力, 但亚铁氰化合物滞留在漆膜中, 会造成涂膜松脆而不具有防锈功能。

(3) 用磷酸+ 鞣酸作转化剂, 由于磷酸存在, 使鞣酸较容易与铁离子起络合作用, 形成稳定的鞣酸铁络合物, 它是一种不溶性的具有网状结构的有机膜, 与涂膜一道牢固地附着在钢铁表面。反应如下:

磷酸的存在不仅为鞣酸铁络盐的形成提供介质条件, 且自身具有磷化功能, 两者的协同作用大大提高了防锈效果, 因而是较为理想的转化剂。以磷酸和鞣酸混合作为转化剂, 两者的比例对转化效果存在一定的影响, 实验结果如表2。

表2 混合转化剂的配比对转化结果的影响

混合转化剂的配比对转化结果的影响

由上表可知, 磷酸含量过低, 转化膜耐蚀性差, 易于重新锈蚀; 鞣酸含量过低, 则转化慢, 且不完全, 两者比例控制在1:3 时, 除锈防锈效果最好。

(4)草酸由于酸性弱, 转化反应慢, 不适于快干型涂料。

313 缓蚀剂的选择

缓蚀剂在带锈涂料中起辅助防锈作用,它能更好地使铁基体钝化, 增强阻蚀作用,常用的缓蚀剂有亚硝酸钠、磷酸二氢锌、重铬酸钾等, 对比实验如表3。

表3 缓蚀剂对防锈性能的影响

缓蚀剂对防锈性能的影响

由表3 可知, 亚硝酸钠因产生NO 气体,使涂膜鼓泡而失去缓蚀作用。磷酸二氢锌辅助转化剂中的游离磷酸在基体形成磷化膜。而重铬酸钾和亚铁离子反应生成CFe2O3和Cr2O3 混合物的钝化膜层, 因此可选用少量磷酸二氢锌和重铬酸钾作为缓蚀剂添加到涂料中。

314 防锈颜料的选择

防锈颜料主要用来在基体除锈后, 防止钢铁生锈并起到物理屏蔽作用。涂料中各种不同活性的防锈颜料与填料配合使用能赋予涂膜较好的防锈性、耐久性及物理机械性能。经初步筛选, 采用氧化铁红、锌黄两种防锈颜料与硫酸钡混合使用。其中氧化铁红属物理性防锈颜料, 其耐光、耐污性好, 同时具有较好的着色力和遮盖力, 制得的涂膜细密, 屏蔽作用强。而锌黄则属于化学性防锈颜料, 遇水产生铬酸根离子, 促进基体表面钝化。硫酸钡作为填料使涂膜丰满, 竖硬且耐磨性好。经正交试验评定, 铁红、锌黄、硫酸钡的用量比控制在10:2:1 时, 防锈效果最好。

315 涂料性能检测结果

涂料性能检测结果

4 结论

(1)本涂料对钢铁表面铁锈有良好的转化作用, 其转化产物不仅不防碍成膜而且能作为成膜物的一部分对基体起到较好的保护作用。

(2)本涂料适用于户外钢结构的防护, 但在施工前应除去表面浮锈, 以保证涂层良好的附着力。