金属的腐蚀与富锌环氧防锈漆的研制

data-full-width-responsive="true"> 1 　前言目前,严重的环境污染使各种腐蚀日益加剧,其中金属的腐蚀最为严重。根据美国、德国、日本等国家公布的一些金属腐蚀损失数据来看,造成的直接经济损失约占国民经济总产值的1 %～4 %;我国每年由于金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4 %。各国对金属的防腐蚀都极为重视。因此,针对金属不同的腐蚀原因,有针对性的研制、开发各种性能优异的防腐蚀涂料,意义是非常重大的。2 　金属的腐蚀2 1 　金属腐蚀的类型金属腐蚀可以分为两大类:化学腐蚀和电化学腐蚀。单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这种腐蚀一般在低温下不显著,甚至不发生,但在高温时可以加速进行。当金属和电解质溶液接触时,因原电池的形成发生电化学反应。由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。这种腐蚀在常温下就能较快地进行。因此,电化学腐蚀比较普遍,危害性也较大。2 2 　电化学腐蚀在钢铁中, 除铁之外还含有石墨、渗碳体(Fe3C) 等合金成分。他们不仅能导电,且电极电势比铁高,当钢铁制件暴露在潮湿空气中时,由于铁表面有吸附作用,在其表面会覆盖一层极薄的溶有空气中CO2 和SO2 等气体的水膜。使钢铁制件好像沉浸在含有H+ 、OH- 、HCO -3 及HSO -3等离子的电解质溶液中一样,构成腐蚀原电池。如图1 所示。其中铁为阳极,渗碳体为阴极。阳极反应:Fe - 2e-- Fe2 +Fe2 + + 2OH- =Fe (OH) 2阴极反应:2H+ + 2e-- H2 腐蚀总反应:Fe + 2H2O =Fe (OH) 2 + H2 这就是酸性环境中析氢腐蚀的基本原理。如果钢铁制件表面吸附的水膜酸性很弱或接近中性,则在阴极上主要是溶解在水膜中的氧得到电子。阳极反应:Fe - 2e --Fe2 +阴极反应:O2 + 2H2O + 4e --4OH-腐蚀总反应:2Fe + O2 + 2H2O= 2Fe (OH) 2这就是吸氧腐蚀的基本原理。然后Fe (OH) 2 被进一步氧化成红褐色的铁锈。主要反应如下:4Fe (OH) 2 + O2 + 2H2O= 4Fe (OH) 32Fe (OH) 3= Fe2O3 + 3H2O金属在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀,只是在酸性较强的环境中,析氢腐蚀才较显著。3 　富锌环氧防锈漆的研制3 1 　研究依据根据金属腐蚀的电化学原理,富锌环氧防锈漆选择了化学活性颜料锌粉。因为锌的电极电位为- 0 7623 ,而铁的电极电位为- 0 409 ,在形成腐蚀原电池时,利用金属锌活动电位较低的条件,使其充当牺牲阳极,把需要保护的金属( Fe) 推到阴极的位置隐蔽起来,使其避免失去电子,达到防腐蚀的目的。所以,富锌防锈漆也叫做阴极保护涂料。以下对我厂研制、开发的富锌环氧防锈漆作概括介绍。3 2 　漆的组成与成膜机理该漆由两部分组成。其一为锌粉、环氧树脂、表面活性剂及有机溶剂等调制而成的灰色粘稠状液体;其二为聚酰胺树脂、有机溶剂配制而成的透明状液体。按规定比例分装。该漆成膜物为常温交联固化型树脂。其成膜机理如下:聚酰胺树脂中的胺基与环氧树脂中的环氧基反应。仲胺可与环氧基反应生成叔胺。仲胺及叔胺分子中羟基可以与环氧基起醚化反应。最后生成巨大的网状结构分子。3 3 　制漆工艺将环氧树脂液与表面活性剂加入调漆缸中搅拌均匀,然后边搅拌边加入锌粉,充分搅拌,待锌粉分散度至规定范围,然后加入有机溶剂,调整粘度至规定范围。包装。3 4 　结果与讨论3 4 1 　结果我厂研制的富锌环氧防锈漆的技术性能全部达到中华人民共和国铁道行业标准TB/ T 2772 -1997 规定的技术标准。该标准等效采用日本国铁J RS 66053 - 10A - 13ARIC《钢梁用环氧富锌防锈漆》标准。结果列于表1 。3 4 2 　讨论富锌环氧防锈漆属于重防腐漆范畴。该漆优异的防电化学腐蚀的功能是其他防锈漆所不能替代的。是桥梁、船舶、海上设施及各种钢铁结构表面防腐蚀的首选品种,并日益受到重视。该漆成膜物的收缩性小,机械性能好,耐化学药品性好。由于环氧树脂的结构中含有羟基和醚键,使得环氧树脂分子和相邻界面之间产生电磁键引力。环氧基则能与介质表面,特别是金属表面上的游离键起反应,形成化学键。因而环氧树脂的粘结力特别强,赋予漆膜极好的附着力。该漆自投入生产以来,已广泛用于铁路桥梁、电业系统的大型钢铁网架及各种钢铁结构的表面涂装。预计我国防腐蚀涂料的年需求量为18 万t ,因此,富锌环氧防锈漆具有广阔的应用前景。