水性无机硅酸锌防锈漆

data-full-width-responsive="true"> 1 前言水性无机硅酸锌防锈漆是采用双组分自固化涂料，主要原料为水性无机硅酸盐树脂和锌粉，水性无机硅酸盐树脂是根据美国航空暨太空总署(NASA)的发明专利经改进而来，它含有大量单分子状态的硅酸，因此能与锌粉发生交联聚合反应，产生硅酸锌网状分子聚合物，形成坚硬的陶瓷性涂层。该涂层固结在钢铁表面，同时具有电化学保护和物理屏蔽作用，从而起到优越的钢铁防腐作用。该涂层具有优异的防腐性、耐海水性、耐油性、耐溶剂性、耐盐雾性。主要用于输变电铁塔、海洋环境钢结构、桥梁、贮油罐、油舱、溶剂舱、压载水舱的防腐，其性能优异，远超过一般的防腐涂层。水性无机硅酸锌防锈漆，其性能优异，在欧、美、日等地区已经普遍使用，年增长率达到26％以上，国内已在桥梁等钢结构中使用，前景看好。最早使用水性无机硅酸锌涂料的工程是澳洲MorganWyalla输油管道，管长达250m，1942年完工。沿途经过草原、灌木林、盐碱沼泽等地。但历经50多年各种气候的浸蚀，但至今还屹立如新。当时所用的硅酸盐属于低硅比，硅酸含量不高，与锌粉反应所形成的涂膜不耐雨水，因而需要高温焙烧，形成陶瓷体方能发挥其防腐的功能，使用不便，其用途也不广。这是无机硅酸锌防腐涂层的第一代产品。硅酸比越高的硅酸盐，含有较多的OH基，这些OH基都可以与锌粉发生反应，形成饱和的硅酸锌聚合物，因而硅碱比越高，形成聚合物的交联度越大，涂膜性能越高，可以达到不用烘烤就能形成陶瓷体。所以提高硅碱比成为无机硅酸锌防腐涂料研究的方向。美国航空暨太空总署(NASA)的Floride州CapeCannaveral肯尼迪中心地处沿海地区，环境恶劣，设备腐蚀严重，乃于1949年着手进行低硅比硅酸盐的改良工作，前后费时近l0年，开发了第二代无机硅酸锌防腐涂料。涂膜能自行交联而形成陶瓷性涂膜，不需要高温烘焙，但其最大的缺点是产品粘度太高，容易凝胶，在施工中有很大的困难，难以广泛使用。由于无机硅酸锌涂料优异的防腐性能，美国其他一些涂料工厂各自进行研究开发，硅碱比有所提高，达到44．7之间，而粘度也比较低，易于使用，这可称为第三代无机硅酸锌防腐涂料。澳洲的Power CO研究开发出第四代无机硅酸锌防腐涂料，所制的硅酸含量较高，硅碱比高达5．3，而粘度极低，加大量的锌粉后无施工困难，国内某些进口无机硅酸锌防腐涂料即采用这类树脂制成，但其售价高，限制了其在国内的使用。恒竞庭科技发展有限公司秦皇岛分公司与费城化学股份有限公司经多年的研究，开发成功水性无机硅酸盐树脂，硅碱比高达5．7，其性能可与美国的同类产品相媲美，是最新的第五代无机硅酸锌防腐涂料，而其售价远远低于美国的产品。已通过台湾CNS14132标准规范各项测试，并广泛用于海军舰艇、台湾桃园炼油厂之油槽、江苏省张家港越洋实业公司储槽九座、宁波市大沙泥桥、宁波金海菱液化储运公司储槽等钢体之防锈。其物理性质见下表。2 产品特性(1)水性、无毒、无臭，不含有机挥发物质，具有优异的耐水性、耐海水性、耐油性、耐溶剂性、耐盐雾性、耐污性；(2)混合涂布后，立即反应成为坚固之硅酸盐网状分子聚合体之连续性涂膜，而且迅速干燥。手触干燥程度只需40min；(3)无闪火点，引火性，且耐高温IO00~C以上；在施工、储存、运输过程中无安全隐患；(4)和有机涂层相容性甚佳，可上涂多种面漆，层间附着性良好；(5)粘度极低，在20cps以下，可容纳大量锌粉，涂膜干燥后之锌粉含量达90％以上，因此有效提高防锈效果，延长防锈年限。(6)因属于无机物质，遇紫外线照射，不会变色、裂化、粉化或龟裂，较之有机树脂型涂料，具有更佳之耐侯性。3 水性无机陶瓷防锈漆3．1 水性无机陶瓷防锈漆底漆本产品有别于传统油漆之涂膜保护，而是直接与钢铁产生化学交联之无机涂料，可有效防止钢铁生锈。底漆可当面漆用，若不要求表面颜色，可接受锌粉原色，则只需上涂两道底漆，若要求表面颜色，则采用两道底漆加一道面漆即可。因是无机材料，所以耐侯性佳，可抗紫外线照射，故表面不脱落、不粉化、不变色，防锈效果可达5年以上。锌粉涂料之功能，主要是利用金属电位差，将电位较低的锌，通过牺牲阳极作用，达到保护钢铁，免于锈蚀的目的。由于高锌粉含量，在锌粉与钢铁表面密切接触状态下，即使涂膜隙裂而有水分侵入，钢铁与锌粉立即形成电池，锌粉解离并释出离子，由于牺牲阳极的锌，阴极的钢铁得到保护，不致锈蚀。锌粉涂料，又可分为3种：有机锌粉漆、溶剂型无机锌粉漆、及水性无机锌粉漆。(1)有机锌粉漆为合成树脂，如丙烯酸、环氧、PU等树脂，配合溶剂及锌粉制成的涂料。有机锌粉漆中的树脂与锌粉及钢铁无法产生化学交联，需要有机溶剂为稀释剂是重大缺点。(2)溶剂型无机锌粉漆是硅酸酯酒精溶液，用矿酸水解后，制成硅胶液，再与锌粉混合而成。树脂中可有效使用作为化学交联的硅分子很少，化学交联效果不佳，且需要有机溶剂为稀释剂也是重大缺点。(3)水性无机锌粉漆则系高硅比硅酸溶液与锌粉组成，以水为稀释剂，完全不含有机挥发物质(V．0．C)。根据文献试验资料，其防锈效果远优于其它锌粉涂料，是一种高性能的环保型涂料。不仅彻底解决了低硅比硅酸锌侵溶问题，而且不需高温焙烧，能在极短的时间内干燥而自行架桥交联成膜，固着于钢铁表面。涂膜厚度只需150um，防锈效果即可达5年以上。3．2 水性无机陶瓷防锈漆面漆面漆由水性无机硅酸盐树脂和各种反应性的无机粉体配制而成。颜色分为红、黄、蓝、绿、黑、白。耐侯性佳，可抗紫外线照射，故表面不脱落、不粉化、不变色。后续维修时，表面旧漆膜不需要完全去除，可省下后续维修经费。3．3 与现行防锈系统之优缺点比较(表2)4 建议涂装方法4．1 涂装条件(1)适用设施：设备、管架、管线、储槽外部及底板、船舶、电焊涂装；(2)适用底材：一般碳钢材；(3)表面处理：锈蚀部位使用动力喷砂研磨除锈，处理至SSPCSP一10(SIs Sa 2．5或2．0)标准。被覆表面之有机物油脂、灰尘及其他附着污物，必须清除干净，始可涂装；(4)作业温度：常温。4．2 锌粉原色涂装(表3)4．3 锌粉底漆加面漆涂装(表4)4．4 旧设备维修(1)全面喷砂后，按上述二系统择一施作。(2)局部除锈后，以水性无机锌粉修补，再上涂面漆系统。若底材本身尚有有机面漆，无机面漆可附着于有机面漆上，增加保护效果。5 施工方法与后续保养5．1 使用与施工方法无机陶瓷树脂为低黏度液体，和锌粉分别包装。在施工前，方始混合而成防锈涂料。(1)必须将锌粉逐渐分散调入树脂中，并不断搅拌。如相反进行，误将树脂调入锌粉中，则易于产生结块，凝胶现象而失败；(2)树脂与锌粉彻底调和后，需尽早使用，以求最佳效果。其使用期限(Pot Life)在21℃气温时，约为4h。气温升高，将会影响使用寿命。如用少量清水约5％加以稀释，即可将使用时效延长至812h；(3)树脂与锌粉调成之防锈涂料，以喷涂最为理想。喷涂完成之涂膜，于20min内即可指触干燥，并于2h内，完全架桥交联而固结，缩短施工时间，原来需5d的工期，可缩短在1d完成；(4)无机硅酸盐树脂不能和油类、醇酸、有机溶剂、有机酸及无机酸相混合，以免发生胶化；(5)无机硅酸盐树脂与锌粉配成涂料后，最好先用40孔筛网过滤；(6)待涂装钢铁之表面，以喷砂去锈，达到NACE2或SSPCSP一10规定的Near White Sandblast标准(近乎出白)，即可进行涂装。5．2 施工条件与后续维修保养(1)空气相对湿度(R．H．)85％，或钢铁被涂物件之表面湿度接近露点时(oew Point)硅酸锌涂料也可施工，但需要较长之干燥时间，以不致影响施工品质；(2)作业过程中因施工、安装碰撞所造成之锈蚀，或因工人施工不良所生成之浮锈，只需在锈蚀区域手工除锈达SIS St3之标准后，即可用刷涂方式修补，惟注意表面切勿有油污；(3)5年后之保养，只需将表面以树脂加一倍清水冲洗，再上涂锌粉漆即可，不需喷砂处理；(4)欲防锈之钢铁物件表面处理，可示具体情况而定，对于已锈蚀的较旧设备，高规格的喷砂要求，并非必需。