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2种铁锈转化底漆的性能研究 ,RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT是由美国先进防护品公司生产的2种铁锈转化底漆,中国资讯网,ChinaNews360.com
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2种铁锈转化底漆的性能研究 ,RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT是由美国先进防护品公司生产的2种铁锈转化底漆
2019年11月21日    阅读量:5015    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

O 引言

钢铁腐蚀每年给我们带来巨大的经济损失,为了防止钢铁材料的腐蚀,人们发明了多种防腐蚀方法,在众多的防腐蚀方法中,涂料涂装防腐技术最为经济,且简单易行,因此涂层防护成为钢铁材料最常用的防腐蚀方法。


传统的涂料在涂装前需要将钢材进行表面处理达到Sa 2.5级的要求以使涂料发挥最佳的防腐效果,这不仅提高了工程成本还使钢材减薄,同时降低了钢材强度。对于一些大型建筑,如桥梁、复杂的设备、煤气贮气柜等在维修过程中,难以采用现代化的除锈方法,只能采用最简单的手工除锈,而手工除锈无法清除干净,难以达到要求,保证涂层质量涂料在线coatingol.com


据统计,一般钢铁保护在维修施工费用中,除锈占45%左右,如果能减少或省去除锈的表面处理,将可显著降低涂装成本。由美国先进防护品公司生产、北京震耀科技有限公司独家代理的RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2种铁锈转化底漆与传统防腐底漆不同,使用前不需要对底材进行喷砂除锈处理,只需将与底材表面结合不牢固的铁锈除去即可使用。


这2种底漆涂装后可以将活性铁锈钝化并将其包裹,阻止活性铁锈与空气和水分接触,防止金属的进一步腐蚀,并具有许多与其他铁锈转化产品不同的特点,我们对其性能进行了详细研究。


1 转化型带锈涂料的铁锈转化机理及应用

转化型带锈涂料又称反应型带锈涂料,是利用能与铁锈起化学反应的转化剂,将铁锈转化为结构稳定致密的铁化合物,这种化合物没有去极化作用,可紧密地附着在钢结构表面,又可与耐蚀涂层良好键合,而成为耐蚀涂层与钢结构表面问的偶联物。它是利用各种能与铁锈反应的物质,如有机酸、无机酸等,通过化学反应,把铁锈溶解成离子状态物质。然后再使它与加入到涂料中的铁络合剂作用,将有害的铁锈转化为无害、难溶、具有一定保护作用的络合物与螯合物。这些物质借助于成膜物的黏附作用,固定在钢铁基体表面,起着防锈颜料的作用圜。此类涂料常用的转化剂一般为磷酸一亚铁氰化钾或磷酸一丹宁酸l 3_。根据转化型带锈涂料所用转化剂的不同,锈蚀转化机理也不同。


磷酸一亚铁氰化钾型转化剂与铁锈起反应包括3个过程:

1)磷酸与亚铁氰化钾生成亚铁氰酸白色沉淀,即为亚铁氰酸的乳浊液;

2)亚铁氰酸与铁锈起作用,生成蓝色的亚铁氰酸盐即普鲁士蓝;

3)磷酸与铁起反应,使钢铁表面钝化。以铁锈中的Fe(OH) 为例,亚铁氰酸与其反应生成亚铁氰酸铁:

4Fe(OH)3+3H4Fe(CN)6—.+Fe[Fe(CN)613+12H2O

该反应在碱性或中性条件下速度很慢,在带锈涂料中加人磷酸可显著加快反应速度;此外磷酸可直接与铁锈发生磷化反应,生成稳定致密的磷酸铁:

Fe(OH)3+H3PO4—}FeP04+3H2O

磷酸-丹宁酸型转化剂的作用机理是丹宁酸与钢铁表面及锈层中的铁离子作用生成丹宁酸铁的钝化层(稳定的螯合物),强有力地附着在金属表面,形成1种良好的不溶性保护膜,抑制腐蚀过程,达到稳定铁锈的目的。同时,磷酸能加速丹宁酸铁络合物的形成,具有防锈作用。此外,磷酸直接与铁锈反应生成耐腐蚀的磷酸盐及钝化膜,它能使膜层附着牢固,具有阴极化和阻蚀钝化作用。

转化型带锈涂料可用于铁锈层较厚的表面,转化速度快,但本身呈酸性,对其后的配套面漆有一定的破坏作用,可使面层涂料变脆和龟裂,因而要求配套面层涂料耐酸,且应多道涂装。此外,它的使用效果与钢结构表面锈蚀状态有关,对无锈蚀钢结构表面有腐蚀作用,在锈蚀均匀的钢结构表面上涂装比例适宜的转化型带锈涂料可收到极好的效果,但在锈蚀状况差异较大的钢结构表面就要差得多,锈蚀较厚处可能转化不彻底使表面仍有残锈,锈蚀较薄处或原有涂膜的部位由于转化液太多则会腐蚀金属或涂膜,生成一层较疏松的盐类,这些都会使得耐蚀涂膜附着力大为降低。

为取得较好的效果,施工人员必须先作试验。待涂膜干硬后,用小刀刮开涂膜,观察膜下黄锈转化成黑色的情况和黄锈残存量,再决定单位面积的使用量,另外转化型涂料宜添加少量缓蚀剂,以防止残留酸的腐蚀。


2 目前市场现有的铁锈转化产品

目前市场上现有的铁锈转化底漆有很多种,以水性铁锈转化底漆居多,这类产品均呈酸性或弱酸性。德国ROX一618水性铁锈转化防锈底漆依靠亚微米高分子胶束上接枝的复合有机酸基团将铁锈还原成具有防锈能力的钝化成分,经过192 h中性盐雾试验后其表面状态可以达到9级(美国ASTM一117标准),在5%的NaCI溶液中浸泡320 h其表面状态可以达到8级以上。

美国Rust—Oleum公司的RUST REFORMER是含有锈蚀转化剂的聚合物乳液,主要成分为乙烯共聚物,是水基性成膜产品,可将铁锈转化为惰性的无腐蚀的黑色物质,干膜厚度0.0125~0.025 mm。

扬州美涂士金陵特种涂料有限公司的RUST—X稳化型水性带锈底漆以高分子成膜树脂、含锈草剂、铁锈转化剂、金属清洗剂、表面活化剂、结合剂、各种助剂等合成反应而制成,分为单组分涂料和双组分涂料2种。单组分为乳蓝色,双组分为红棕色,两者pH为0.8~ 2.5,柔韧性3 mm,耐水性30 。上海路丰助剂有限公司的WX一618型水性铁锈转化防锈底漆是乳白色微黄非透明乳状液体,pH为0.5~1.0,是1种弱酸性高分子复合物,能使钢铁的氧化物(铁锈)转化为黑色的有机铁化合物,从而在钢铁表面生成1层由化学键和物理黏结的复合物膜。该产品耐盐水性(浸人3%NaCl溶液中)为336 h,经过36h中性盐雾试验后其表面状态可以达到8级(美国ASTM—ll7标准)。


3 2种铁锈转化底漆的性能研究

3.1 2种铁锈转化底漆的组成

RUST DESTROYER 和RUST KNOCK OUT 2种铁锈转化底漆都是单组分涂料,其中RUST DE—STROYER为溶剂型,RUST KNOCK OUT为水性涂料。RUST DESTROYER由特殊的醇酸树脂、二氧化硅、二价铁氧化物、碳酸钙和溶剂等构成,外观与普通的氧化铁红类防腐底漆相同。RUST KNOCK OUT由乙烯基共聚树脂乳液、氧化铁、硼硅酸盐、水合镁、硅酸盐、重晶石和水等构成,与其他水性转化底漆不同,该底漆的pH为7,呈中性,不含有丹宁酸或其他任何酸性物质,使用后不会与铁锈反应生成黑色的物质。这2种底漆均不含铅、铬或其他危险颜料及衍生物,并通过了美国农业部(USDA)和美国食品药品管理局(FDA)的无毒测试,最佳干膜厚度为76 m。

2种铁锈转化底漆的性能研究 ,RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT是由美国先进防护品公司生产的2种铁锈转化底漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

3.2 基本物理机械性能测试

对RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT 2种铁锈转化底漆的基本物理性能按照相关的国家标准进行了测试,具体结果见表1。

表1 2种铁锈转化底漆的技术指标


3.3 底材适应性测试

据资料介绍,RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2种铁锈转化底漆可用于洁净钢、生锈钢、COR—TEN钢、铝、锡、镀锌金属、热浸镀锌金属以及涂刷过油漆的表面。为了验证其性能,将RUST DESTROYER和RUST KNOCK OUT 2种铁锈转化底漆涂刷到不同的未生锈金属表面、生锈金属表面和已涂刷醇酸底漆的试样表面进行试验。未生锈金属选用了马口铁板(表面镀锡)、铝板(型号3003)、Q235钢、316不锈钢、紫铜5种材料;生锈金属选用表面带氧化皮的Q235钢,使用前将与试板表面结合不牢固的铁锈去除。将2种铁锈转化底漆涂刷在上述底材上,均未出现异常;漆膜实干后使用划格法对涂刷在未生锈金属和生锈金属上的各试板使用划格法进行了附着力的测试,测试结果均为1级。


3.4 面漆兼容性测试

据资料介绍,RUST DESTROYER和RUST KNOCKOUT 2种铁锈转化底漆可以与多种面漆配套使用,兼容性良好。为了验证这2种铁锈转化底漆的面漆兼容性能,选取了几种常用面漆进行试验,试验面漆分为醇酸面漆、氟碳面漆、高氯化聚乙烯面漆、环氧面漆、丙烯酸面漆和聚氨酯面漆6种。将2种铁锈转化底漆分别涂刷在马口铁板上,在温度为25℃、相对湿度为50%的条件下养护3 d后,涂刷试验面漆并观察它们之间的兼容情况。6种试验面漆和2种底漆的兼容性良好,涂刷面漆后底漆未出现膨胀、移动、收缩、发皱和鼓起等现象。


4 结语

通过对RUST DESTROYER 和RUST KNOCKOUT 2种铁锈转化底漆的研究发现此2种底漆性能优异,对洁净金属(镀锡板、铝板、Q235钢、不锈钢316、紫铜)具有优良的附着力,与醇酸面漆、氟碳面漆、高氯化聚乙烯面漆、环氧面漆、丙烯酸面漆和聚氨酯面漆兼容性良好。


对于生锈金属也无需进行喷砂/抛丸处理,只需将表面的疏松锈层除去,留下与底材结合牢固的锈层即可使用。涂刷后,底漆会与铁锈反应,将活性铁锈钝化,阻止金属的进一步腐蚀。目前该产品在美国已广泛应用于工业、公共机构和商业环境中,如:轮船、桥梁、汽车、货船、化工厂、原油油轮、港口设施、造纸厂、饮用水储罐、石油化学炼油厂、铁路、交通设施、运输工具、钢结构等,用户反映效果良好。该产品在国内处于刚刚引进阶段,还未大面积推广使用。使用这2种铁锈转化底漆可以在保证防腐蚀能力的前提下降低钢材表面处理费用,既降低了成本同时又避免了表面处理所造成的环境污染,具有良好的环保和社会效益。


杨万国1,丁国清1,杨海洋1,沈耀辉2

(1.钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,山东青岛266071;2.北京震耀科技有限公司,北京100085)


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