材料腐蚀与涂装防护技术(三)
4.3 涂料的选用如前所述,防护涂料的品种很多,性能各异,被保护的对象多种多样,使用条件各不相同。总之没有"万能涂料"可以适应各种用途。因此,选择涂料是十分重要的。但是,一种优异的防腐蚀涂料必须具备以下特征:
(1)耐腐蚀性能好
所谓涂料的耐腐蚀性是指其固化涂层对它所接触的腐蚀介质(如水、酸碱、盐、各种化学药品、废液、化工气体等),在物理性质和化学性质方面都是稳定的,即不被腐蚀介质溶胀、溶解,也不被腐蚀介质所破坏、分解,不和腐蚀介质发生有害的化学反应。
(2)透气性和渗水性要小
涂层一般都有一定的透气性和渗水性,为此必须选用透气性小的成膜物质和屏蔽作用大的涂料。
(3)要有良好的附着力和一定的机械强度
涂膜能否牢固地附着在金属基体上,是其能否发挥防腐作用的关键因素之一;除此之外,固化涂膜还应具有一定的物理机械强度,以承受在工作条件下的应力。
(4)涂料成本和涂装费用低
在一般情况下,涂装的保护费用要低于其它的保护方法。施工费用高于涂料本身的费用。
总之,实际中往往会出现这样的情况,某一涂料品种耐腐蚀性能很好,但对基材附着力和机械性能不佳而无法使用。为了解决耐腐蚀性能和机械性能之间的矛盾,常常采用几种涂料复配的方法。
4.4 涂膜的结构与性能
众所周知,涂料的基本特征是由成膜树脂所决定的,成膜树脂主要是有机高分了化合物,有机高分了化合物的固有特性则是由它的分子结构链节所决定的。因此,影响防腐涂料性能的主要因素可归结到成膜树脂的结构。例如:含亚甲基键节的烃系树脂如酚醛树脂、聚乙烯树脂等具有较好的耐化学药品性、耐水性、耐腐蚀性。含酯键链节的树脂如醉酸树脂、聚酯树脂等,易被碱水解,故其耐化学腐蚀性较差;含醚键的环氧树脂、酚醛树脂等则具有很好的耐腐蚀性;含氨基甲酸酶链节的聚氨酯树脂也具有极好的耐腐蚀性能。但值得注意的是,每种树脂都含有多种化学结构和基团,而且多种化学结构和基团之间相互影响,再加之遇到的腐蚀介质和所处的腐蚀环境不同,因此在分析成膜树脂结构对防腐涂料的影响时,一定要具体分析,这样才能取得预期的效果。总之,从结构上看,碳链聚合物形成的涂膜其耐腐蚀性能比杂链聚合物的要好,若以氟、氯等元素取代碳链上的氢原子,因氟、氯等原子的半径较小,对碳-碳键的间隙有充填屏蔽作用,加之氟-碳键和氯-碳键的键能高于碳-碳键的键能,因此,可提高其耐腐蚀性能。另外,固化涂膜中应尽可能不含低分子化合物,同时避免羟基、羧基、醛基、氨基等活性基团的存在。固化涂膜中双链数也应减少到最低数,以避免产生过多的腐蚀介质作用中心而加速腐蚀的进行。在成膜树脂确定的情况下,成膜树脂聚合度的增加,漆膜的强度、耐磨性、软化点、化学稳定性和耐候性均有所提高。
4.5 涂装设计
在防护涂装的设计中,往往是根据成膜物质的性能特长派以不同的用场。例如:采用具有化学活性的成膜物质作为底漆,如环氧树脂类。面漆则采用化学惰性的高聚物,如丙烯酸酯类、脂肪族聚氨酯类以及含氯含氟乙烯类树脂。通过反应性树脂的配合或使用催化剂,使具有化学活性的成膜物质,在涂装后的干燥过程中,官能团之间进行化学反应,生成网状立体结构,也能达到兼顾附着力和耐候性的目的。总之,在大多数情况下涂装设计时,涂层体系由底漆、中涂漆和面漆构成。底漆对底材和面漆有较高的附着力和粘接力,并有缓蚀防锈作用;中层漆是过渡层,起抗渗作用;面漆则起抵抗腐蚀介质和外部应力的作用,三者构成的涂层发挥总体效果。
4.6 涂装作业
在前面各工序完成并检验合格后,就可以进行涂装作业。随着涂装技术的进步和涂料新品种的涂装要求,目前已有十余种涂装方法。例如:刷涂、浸涂、淋涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂、电泳涂装、自泳涂装、粉末硫化床涂装等等。每种方法各有特点和一定的适用范围,应根据涂装对象、技术要求、涂装设备条件和工艺环境等情况,正确地选用合适的涂装方法,才能收到涂装质量灯、效率高、成本低的效果。涂料被涂覆在物体表面上,由湿膜或干粉堆积膜转化为连续的固体沈膜的过程需要干燥或固化。一般干燥的方式有三种,自然干燥、加热干燥和高能辐射干燥。自然干燥对环境要求比较严格,尤其温度和湿度。一般情况下,涂装的温度应控制在15~30℃,湿度在65%以下为宜,并尽可能避免阴雨天施工。在室内施工时,应注意通风、排污、防火。对于加热干燥,无论从涂层性能质量上还是从经济方面衡量,都是一种有效益的干燥方法。同一种涂料,烘干漆膜的耐腐性,大多数优于自干漆。烘干温度在100℃以下为低温烘干;100~150℃为中温烘干;150℃以上为高温烘干。高能辐射干燥技术,当前主要指用紫外线照射和电子束辐射固化有机除层的技术,是比较新的涂装干燥技术。它们的特点是固化速度极快,干燥过程在几秒至几分钟之内即可完成,能量利用率和干燥效率非常高,涂装成本低,基本不污染环境。
虽然涂装有许多新技术。但目前为止防腐涂装仍以自然干燥和加热干燥为主。
5 结束语
材料的腐蚀与防护,一直是一对矛盾。腐蚀是自然的,特别在恶劣的环境下,例如:沿海地带(严重的盐雾、空气温热)、酸雾地区(如H2S、S02、CO2、CO、NO2等)、大型化工和石油化工加工厂周围、大型火力发电厂附近等地区,腐蚀的程度更为严重。人们不能从根本上抑制腐蚀的发生,但可以设法对腐蚀材料进行保扩,使其腐蚀的速度减慢。在这一过程中,人们创造了各种防腐的方法,涂料防腐是其中最为广泛使用的一种。
为能够形成完善的防腐涂层,应当做好:
①选用合适的涂料体系;
②制订最佳的涂装工艺;
③进行正确的表面处理;
④严格执行涂装程序管理。
文章关键词: 材料腐蚀
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