应用于醇酸树脂漆中的防锈颜料

应用于醇酸树脂漆中的防锈颜料 29, 应用于醇酸树脂漆中的防锈颜料 主题词堕堕埠 底漆缓蚀作用杂属 1r 一 ,前言 涂层用于防止或减小底材的腐 蚀和破坏.在传统上,涂层是通过 采用铅或铬酸盐颜料进行腐蚀防 护.许多发达国家禁止在防锈漆中 使用铅和铬酸盐.红丹因为有毒而 披禁止使用,铅和台铅化合物如果 象灰尘或烟雾一样被咽下或吸入将 导致中毒.铬酸盐的毒性较高,如 从口中吸入1,2g铬酸或6,8g 重铬酸钾,将引起肾功能不全,肝 脏损伤,血液循环障碍,并最终导 致死亡. Harrison等认为,用磷酸锌作 防锈颜料的防锈漆.其性能优:f常 规油基铅系颜料防锈漆.磷酸锌的 缓蚀作用减小了阳离子通过漆膜的 扩散速度,缓慢地瞬化金属表丽并 使其钝化.Adrian和Bitter进一步 指出,磷酸锌能够形成有助于金属 表丽磷化的粘附物和具有缓蚀作用 的络合物.Clay和Cox指出,金 属在磷酸锌的浸出物中会出现阳极 编译:黄桂柏. 大庆油田 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院) jl三(大庆油田基建工程处) 审校:曲良山(大庆油田设计院) 极化和阴极极化的趋势,因此.他 们认为.磷酸锌的溶解性足以引起 极化.Mayne也认为.在千性油存 在的情况下.磷酸锌可通过锌皂的 形成及其后续分解作用以实现其保 护作用. 1970年,Kobayashi开发出三 聚磷酸铝(AIH2P3ol0?H2o),其 目的是取代红丹和铬酸锌,三聚磷 酸铝是一种白色颜料,现已开始广 泛地同各种不同的树脂一起使用. 包括长油,中油,短油醇酸树脂, 环氧树脂,环氧酯,丙烯酸树脂, 三聚氰胺树脂. 本试验的目的是通过电化学试 验了解磷酸盐颜料的防锈性能,并 与其它防锈颜料相比较,试验所用 粘合剂为长油度大豆油醇酸树脂, 共选用了5种不同的颜料(见表 1):磷酸锌,磷酸锌和CaCO3的 混合物,三聚磷酸铝,红丹和铬酸 锌.还进行了磷酸锌和Caco3的 混合试验.以便评价这两种颜料的 协同效果. 衰1试验所用颇科 颜料体积浓度(PVC)颜料种类 t%) 礴酸锌24.5 锌+cB吣24.5(10.5+14) 三聚磷酸铝10.5 红丹10.5 铬馥锌10.5 的小孔.在孔中拧上一个螺栓作为 接线柱. 试片采用溶剂油脱脂,喷砂处 理要求满足SSPC—sP10 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 或达 到SIS055900一Sa21/2的要求, 试 锚纹深度平均为20/xm.之后,片所有的棱边和正反两面用已经配 好的醇酸树脂漆进行空气喷涂,千 膜平均厚度为2mils或50/xm.试 验中,采用不含任何防锈颜料的试 片作为空白试片.试验所用醇酸树 脂粘结剂的特性见表2. 衰2试验所用醇酸树膳的特性 涂装后,试片在温度为23?2 ?,湿度为5O%?5%的环境中气 千一晚上,之后,蜡封每个试片, 试片上只留下一个8cm×15.24 cm的空间以便进行试验. 二,试验 1.试片制备 试验所用试片满足BS3900的 要求,尺寸为15cm×17.78CEI1. 在试片上钻一个垦垄35—一一一一 — / 图l阴极保护试验(一1000mV Sc捌定池示意国 黄桂柏:应用于醇酸榭脂潦中的防镑颜料 2.阴极剥离试验 参照英标准BS3900的F11部 分进行阴极保护试验.在试片未蜡 封的部分,刮一个"x型划痕. 并将试片放入含3.5%的Naa溶 参比电极放进电粥质溶液 液中. 中.电极和试片之间保持极小的距 离.辅助电极(铂电板)放在试片 的右边.一个1000n的电阻安装 在辅助电极到恒电位仪的连线之 间,以便测量涂层从钢表面剥离时 电流的变化情况(见图1).采用 同样的溶液进行开路试验(见图 2).每天均 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 这两个试验的测试 数据.用目测方法每天监测剥离面 积和锈蚀面积随时间的变化情况. 盐雾暴露试验按ASTMB117标准 进行,连续喷雾时间450h. 图8开路试验嗣定池示意图 三,试验结果 从图3可以看出,在阴极保护 (一1000mV,SCE)条件下,流 经试片的电流不断增加.总起泡面 积随时问的变化见图4.在阴极保 护条件下,红丹性能最差,在l1d 内涂层便失效了.铬酸锌,磷酸锌 及混合有CaCO3的磷酸锌均有类 似的特性. 在开路条件下.试片电位随时 间的变化情况见图5,总起泡面积 见图6,总锈蚀面积见图7.锈蚀 面积和起泡面积通过拍照按一定的 周期进行跟踪测试.除了磷酸锌试 片的电位读数逐渐从一650mV增 暮 毛 群 图3阴极保护(一1000mV,SCg)条件下电漉随时闫的变化若系 1一无颤抖2一碡酸锌3一磷酸锌+cO4一三聚碡酸铝5一扛丹6一牿酸锌 加到一600mV以上外,所有的电磷酸铝防锈性能不如上述几种颜 位读数均较稳定.磷酸锌试片的起料,但优于混合有c~co3体质颜 泡面积最小,随后是红丹试片和铬料的磷酸锌. 酸锌试片.红丹试片的锈蚀面积最 小,随后是混合有c~co3的磷酸 锌试片. 2oo0 .. 10o0 /28dJ寸/2gd时 //.0oo5y1 诚驻婶闻【d】 围4阴极保护(一1000mv.SeE) 条件下起趣面积随时闫的变化若系 1一无颜蚪2一碑酸锌一磷酸锌+cd0嘎 4一三聚礴酸铝卜红丹6一铬酸锌 盐雾暴露试验结果见图8.按 照ASTMD610标准评价试片的锈 蚀程度.很明显,未添加任何防锈 颜料的试片,其防腐性能有限.传 统红丹颜料的防锈性能最好.铬酸 锌和磷酸锌的防锈性能一般.三聚 试验时间{d 四,试验结果分析 试验表 盐雾试验结果较理想, 明.与不含任何颜料的醇酸树脂相 比.这些独特的防锈颜料的添加的 确大大地改进了材料的性能.不含 任何防锈颜料的试片上覆盖着一层 黑色沉淀物.初步确定是稳定的腐 蚀产物F04(四氧化三铁锈层). 在盐雾试验中.磷酸锌和铬酸锌的 保护作用同样良好.红丹的综合性 能最好.试片彭瘦处附近产生的腐 蚀最小.混合有C~CO3体质颜料 的磷酸锌的性能大大不如磷酸锌本 身.这是因为必须有足够的溶解的 磷酸盐才能充分发挥其防腐作用, 而混合了C~CO3后便达不到这一 水平.三聚磷酸铝的性躬与磷酸锌 和铬酸锌相比稍差,但没有任何起 泡现象,只是在划痕处出现腐蚀. 在3.5%的NaC1溶液中.从 图5开路条件下电位随时问的壹化关系 1一无颜料2一礴酸锌3一磷酸锌+caco4一三聚磷酸铝5一红丹6一牿酸锌 26圈外抽田工程ForeignOilfieldEngineeringI998.9 E 匪 旧 薯 l礁时矧Id》 图6开路条件下锈蚀面积 随时问的壹化关系 q 1一无朝料卜磷酸锌卜碡酸锌+?4一三聚磷酸铝5一红丹6一锫酸锌 腐蚀电位随浸泡时间的变化关系 中,可以获得有关涂层下金属表面 的腐蚀状况的信息.Brasher指出, 防腐性能较差的涂层在电解质溶液 中浸泡后不久便呈现较基准的电 位,或者.涂层暴露后不久将向基 准电位产生偏移,它可以这样解 释,如果涂装钢板的电位逼近未涂 装钢板的溶解电位(一600mV, SCE),说明涂装钢板正逐步失去 其抗渗性.涂层对金属底材的保护 作用也越来越小.如果朝着致钝电 位方向变化,则表明金属底材上保 护膜的形成抑制了金属的腐蚀.在 开路条件下电位与时间的关系中, 发现了所谓的铬酸锌钝化颜料存在 一 个重要的特性,即其电位稳定在 一 620mV左右,然而,在整个试 验中,红丹试片的电位在一600 mV时便较为稳定.而磷酸锌越来 越趋向于致钝电位,不过,总的说 l 暇 擅 嚣 诚嘘时间Id】 图6开路条件下起泡面积 随时问的壹化关系 1一无顿料2一磷酸锌}一磷酸锌+[硒 6"-三聚磷酸铝'一红丹6--铬醮锌 来,电位随时间的延长而趋于稳 定. 开路条件下的性能指标包括起 泡面积和锈蚀面积及其随时间的变 化情况.显然,试验所选用的5种 颜料对防锈性能的提高均有促进作 用.磷酸锌和铬酸锌在划痕处的锈 蚀面积最大,但锈蚀区域并没有伴 随着大量的漆膜起泡(见图6,图 7).图4表明,在一1000mV条件 下,起泡和阴极剥离程度也随着锌 系颜料的减少而减小,Turgoose对 其缓蚀作用进行了探讨,他认为, Zn(OH)2,Cr(OH)碱式铬酸锌 (在铬酸锌颜料存在时)或磷酸盐 的络合物(在磷酸锌颜料存在时) 的沉淀有助于抑制腐蚀.不论是哪 种情况,这些沉淀物产生的缓蚀作 用看来可大大减小涂层剥离的程 度. u1Z]4578918 生饼辱瓤ASTMIx10】 图8盐雾暴露(4,50h)试验结果 在开路条件下,红丹试片实际 上未产生任何锈蚀,起泡极少,防 腐效果最好,然而,在阴极保护条 件下,红丹试片会产生大量的起 泡,脱落,但没有产生任何锈蚀. 事实上,当醇酸树脂没有添加防锈 颜料改进时,其腐蚀状况也正是如 此.这意味着开路条件下红丹的缓 蚀作用原理在阴极极化时不适用, 这使我们能够推测出红丹在开路时 的特性,也使我们认识到在阴极保 护条件下不宜采用红丹.在上述试 验中,所用粘结剂相同而颜料不 同,显然,其敏感性取决于所用颜 料的种类.锌系颜料的作用原理前 面已提到,但留下了"为什么铅在 开路条件下性能如此好而在一1000 mV(scE)时又如此差?这一问 题.Mayne指出,铅颜料与醇酸树 脂自氧化作用生成的酸发生反应, 反应生成的铅皂是有效的缓蚀剂, 在阴极电位下,铅皂可能分解,金 属铅沉积在钢表面上.大家知道, 铅的氧还原在动力学上不同于离 子,它伴随着过氧化物和官能团的 产生.我们认为,正是这些活性的 化台物引起了涂层/金属界面的破 坏,导致了试验中观察到的剥离和 起泡现象. 三聚磷酸铝和磷酸锌的对比分 析是一个有意义的尝试,在试验 中,阴离子相同而阳离子不同.与 红丹相似,三聚磷酸铝在开路条件 下性能较好,而在阴极保护条件下 性能较差.很明显.铅的作用原理 不适用于铝.要解释这一点还需做 进一步的研究. 血,结论 1,盐雾试验结果表明,工业 防锈颜料对防锈性能的提高均有促 进作用. 2,磷酸锌的性能与铬酸锌相 当,铅系颜料和三聚磷酸铝在开路 条件下性能良好而在阴极保护条件 下性能较差. 3,虽然掺合CaC03体质颜料 可显着降低磷酸锌颜料的价格,但 同时也降低了磷酸锌颜料的防锈性 能. 4,防锈漆选用磷酸锌作防锈 颜料较合适,但应加快性能优良并 且无毒的防锈颜料的研究开发. 5,铅系和锌系颜料在腐蚀防 护和涂层剥离过程中的作用原理存 在较大的差别. 资料来源于(1997年有机缘层瞎蚀防护的进 展国际会议论立集)1997年 (收稿日期1998—03—03)