《桥梁防腐蚀--涂料品种》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁防腐蚀--涂料品种（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桥梁防腐蚀-涂料品种桥梁用涂料的发展，与涂料用树脂和防锈颜料的开发应用有着密切的关系。每一种新的树脂或防锈颜料的试用成功，都会取代以前的涂料产品而作为某一时期的代表性涂装体系。一. 车间底漆车间底漆发展至今，主要有聚乙烯醇缩丁醛车间底漆（PVB）、环氧富锌车间底漆、环氧铁红车间底漆和无机硅酸锌车间底漆等四种类型。也有一些其它类型的车间底漆，如丙烯酸铁红车间底漆等，使用并不多。其中无机硅酸锌车间底漆，由于其良好的耐热性、突出的防锈性，以及与其它涂层很好的相容性能等已经成为了目前的主流产品。环氧富锌和环氧铁红车间底漆也仍有一定的市场。（1） 聚乙烯醇车间底漆（PVB）聚乙烯乙烯酸缩丁醛(PVB)车
2、间底漆，也称为磷化底漆，和蚀刻底漆，是一种传统磷化底漆的改良版，是美国在二次世界大战中针对轻金属的附着力而发展起来的。这些车间底漆的机理与那些化学抑制剂相同，如磷酸锰和磷酸锌等。这些磷酸盐形成耐热性微晶保护涂层，表面粗糙因此增加了表面接触面积，对后道涂层有产生了良好的底材。这种处理也提高了钢材加工形材的冷轧特性。铬酸盐低效抑制剂在黑色金属上形成铬酸盐和氧化亚铁，但是这些抑制剂的户外耐候性能很差。加入缓蚀颜料、氧化铁红、和酚醛树脂可以提高 PVB 车间底漆的耐候性能。PVB 由反应性聚乙烯醇和丁醛聚合而成。PVB 车间底漆有单组份产品与双组份产品，但是两种产品的固化剂都是磷酸，原先的磷化底漆的主
3、剂。在单组份产品中，磷酸在生产时与涂料合成了一体。防锈能相当好，但是耐化学品性能有限，因为存在着酚醛树脂，遇碱会皂化。耐酒精性能也低。另一个问题是与阴极保护的表面，如船壳、舱室等，因为阴极反应会产生碱性离子。一般来说，PVB 车间底漆不能作为浸水系统的一部分，铬酸盐的存在和丙烯醛在高温作业时，如电焊等，有一定健康危害，而这些车间底漆在欧洲和美洲应用广泛的一些船厂已经使用了 20 年以上，现在已经受到了限制。但在有些国有仍然在使用，这主要是在一些小的工业车间。（2） 环氧富锌车间底漆环氧富锌底漆在 20 世纪的 60 年代开始使用，主要是随着现代自动化设备与高性能防锈要求中的冲突中产生的。环氧富
4、锌车间底漆漆膜中含有大量锌粉，高体积比达 90%以上，锌粉颗粒相互接触，产生电化学保护作用，防锈性能相当好。高的含锌量在有益的同时，也带来了问题。首先，钢材用环氧富锌处理后，可以耐大气而无可见锈蚀，而且小的机械损伤不会产生问题，因为锌粉的阳极作用可以封闭住损害点止住进一步的腐蚀。钽高含锌量对于焊接和切割速度有不利影响，根据使用的技术和设备，很多情况下，需要除去焊接切割部位的底漆保证高质量和操作的安全性。很明显这会费时费钱。富锌车间底漆形成的锌盐（白锈），是水溶性的，它们会导致以后涂层的渗压起泡。现在的环氧富锌漆趋于低锌型，漆膜内锌粉含量在 40-50%之间，防锈性能较富锌型差一些，但是对焊接工
5、人的劳动条件也相应地要好。这类低锌型环氧车间底漆为红灰色，因为减少的锌粉以氧化铁红，滑石粉或硫酸钡代替了。（3） 环氧铁红车间底漆由于含锌车间底漆在烛接和切割时产生的氧化锌雾气从劳动保护角度来讲是有害的，因此在建造周期短时，可以采用无锌车间底漆，其防锈性能相对低一些。环氧铁红车间底漆由此而产生。它以氧化铁红为主要防锈颜料，有时还加入铝粉加强其防锈性。没有很高的锌粉含量，提高了焊接和切割性能。耐候性很好，比富锌车间底漆稍差。具有良好的耐溶剂和化学稳定性能，这一点比富锌车间底漆要好。对面漆无选择性。环氧铁红车间底漆的干燥时间稍长，低温高湿环境中施工性差。由于在搬运和堆放过程中造成的机械损伤，在二次
6、表面处理中要求的工作量较大。切割和焊接质量会受到底漆烧损时产生的二氧化化碳的影响。在钢板装配过程中受火工作业影响大，很容易地被烧损。这些原因造成了一部分人不喜欢使用环氧铁红车间底漆。施工时的环氧铁红车间底漆的干膜厚度不能超过 25 微米，否则很容易造成附着力降低。钢板经打磨喷砂处理后，残存的底漆容易使人误以为是铁锈，在表面处理清洁度检查时要格外注意。（4） 无机硅酸锌车间底漆无机硅酸锌车间底漆以正硅酸乙酯为基料，配以锌粉，以及其它颜填料，溶剂，添加剂等制成。无机硅酸锌车间底漆的固化成膜依靠正硅酸乙酯吸收空气中的水份水解后缩聚，然后与锌粉及钢材表面活性铁反应生锌-硅酸-铁的复合盐而牢牢附着于钢铁
7、表面。它具有极强的防锈性，可达 9-14 个月。机械性能优良，耐热性好，热加工时损伤面少等突出性能，已经成为目前主要应用的车间底漆。最新发展超高温耐热无机锌车间底漆采用超耐热树脂对正硅酸乙酯进行改性，采用了一部份耐热防锈颜料与锌粉共用，在火工校正和电焊时对涂层的烧损面积大大减少，只是价格比传统的无机硅酸锌车间底漆要高出 30%左右，推广应用的不多。由于锌粉在切割焊接时会产锌雾，对人体的健康不利，目前使用较多的是中等含锌型和低锌型车间底漆。中等含锌量的车间底漆中，锌粉重量比 38-40%，体积比为 13-15%；低锌型车间底漆中的锌粉重量比为24-30%，体积比为 8-12%。有些厂家在低锌型无
8、机硅酸锌车间底漆中添加了氧化铁红，所以漆膜会呈灰红色。减少锌粉含量可以提高焊接质量以及切割焊接的速度。目前无机硅酸锌车间底漆的发展方向，是在降低锌粉含量的同时，减少锌盐的产生，提高其耐热性能到800，降低热损性和对钢板背面涂料的影响，而同时又提高切割焊接速度。由于车间底漆的体积固体份低，通常只有 25%左右，VOC 含量太高，所以要大力发展水溶性无机硅酸锌车间底漆。水溶性车间底漆已经有厂家试制成型并开始试用，它使用丙烯酸树脂作为基料，固体份含量也提到到了 50左右，但是由于车间底漆是由流水线来进行自动化施工的，目前的所有流水线都是按溶剂型车间底漆的施工特性来设计的，受到这一点的影响，水溶性车间
9、底漆还不能推广应用。二防锈底漆（1） 红丹防锈漆红丹加入亚麻油是较早使用的防锈涂料。由于红丹中的 PbO 和含油介质氧化而衍生出低分子酸反应，所生成的铅皂具有较强的缓蚀作用，而且铅皂的形成也有助于延缓水汽渗透。亚麻油的表面张力低，即使对微锈的表面仍具有很强的润湿渗透性。所以两者的结合加强了防锈功能。不过亚麻油红丹漆的干燥十分缓慢，在醇酸树脂合成应用于涂料工业后，醇酸红丹漆以其良好的干燥性能得到广泛应用。美国的金门大桥是较为典型的例子，在 1965 年以前，使用了亚麻油红丹漆底漆，中间层为醇酸红丹漆，面漆使用的是使用了含钛白粉和氧化铁红的钼桔红酚醛醇酸漆。大量的钢结构桥梁和其它钢质建筑物，使用了
10、以红丹底漆为主的涂装体系。到现在，仍还有很多人对红丹漆情有独钟，因为它的防锈性能的确很好，价格也不高。我国铁道行业标准 TB/T15271995铁路钢桥保护装中，还规定了使用红丹漆作为钢箱梁防锈底漆，并且规定了无论是醇酸还酚醛树脂涂料，红丹的含量不得低于不挥发份的 65（重量比）。然而，现在欧美发达国家除了限制红丹漆的使用外，还正在考虑如何除去含红丹的涂料。因为红丹所含的铅会污染人们生活所依赖的空气、土壤和水源。关于红丹漆的去除，在后面“桥梁的维修涂装”一节中会有详述。红丹：桔红色，主要含有四氧化三铅，是一种沿用已久的防锈颜料。通常和油料， 酚醛树脂，醇酸树脂等配制成红丹防锈漆。其中油性红丹漆
11、防锈能力最强，尽管它干燥较慢。油料的渗透润湿作用好，能容忍低表面处理的钢材，亚麻油红丹生成的铅皂能起缓蚀作用。红丹的防锈机理比较复杂，铅系颜料本身就具有缓蚀作用，在红丹的晶格中，Pb2+PbO44 有规律的排列着，当它与钢铁接触时，外层的 Pb2+与起始阶段阳极腐蚀产和的 Fe2进行离子交换，会形成更为难溶的高价氧化物，使漆膜密实，减小漆膜的透气性和透水性，由晶格中置换出来的 Pb2有助于吸收腐蚀介质中的 SO24，生成不溶的 PbSO4，这对于工业大气环境中的防锈很有意义，但是对于 Cl的作用不明显。其缺点是毒性大，目前应用受到限制。正逐步被无铅颜料防锈漆所代替。在轻金属上不适合使用红丹漆，
12、否则会加剧腐蚀。铅酸钙：呈淡黄色，化学结构与红丹接近。其缓蚀作用在于碱性和形成钙皂。广泛用于钢铁和镀锌件上。也可用于无机锌的封闭漆。一般涂层在锌面会剥落是因为锌腐蚀形成的锌离子与漆料降解时产生的低分子酸反应，形成脆性且易水溶的锌盐。铅酸钙的碱性使渗入涂层与金属界面上的水 pH 值提高。在此条件下锌不会腐蚀产生锌离子，即使有低分子酸，也先与颜料生成皂，所以锌面不会产生剥落。名铅酸钙多用于油性漆和醇酸漆。铅白：主要成分是次氧化铅，混有少量的氧化铅。防锈效果与纯度、细度及表面状态均有关系。与脂肪酸的化合力很强，反应生成物使漆膜更加坚韧。可以适应多种漆料，防锈机理与红丹相似。（2） 锌黄防锈漆这方面最
13、为主要使用的是锌黄，其主要成份是铬酸锌，是铬酸盐类中应用最广泛的防锈颜料。呈淡黄或中黄色。除了在钢铁上应用外，主要用作铝，镁等轻金属的防锈漆。锌黄微溶于水，形成铬酸铁覆盖在金属使之钝化而起到缓蚀作用。但锌黄用量要适量，一般在 20-50%之间。否则会产生锈蚀针孔。在潮湿环境中易起泡，所以常低溶解度的铬酸盐或铁黄一起使用。对工业酸性大气抵抗力较弱。常可加入氧化锌一起使用。四盐基锌黄在油性中能生成锌皂，并可中和漆料中的酸性分解物。四盐基锌黄的水溶性小，但是溶解速度较均匀，防锈作用维持较久。在磷化底漆中作为主要防锈颜料，能与聚乙烯醇缩丁醛和磷酸相互作用，形成的络合物牢固地附着在金属表面上，并提高与上
14、层漆的结合力。由于锌黄具有致癌作用，其应用受到了限制。新的无毒颜料，磷酸盐防锈颜料，已经取代了它的作用。（3） 偏硼酸钡防锈漆（4） 铁红防锈漆又称氧化铁红 Fe2O3，性质稳定，遮盖力强，颗粒细微，能在漆膜中起到很好的封闭作用。耐热，耐光性好，对大气，、碱类和稀酸的作用非常稳定。常和铝粉等片状颜料，磷酸锌等缓蚀型颜料一起使用，以增强防锈作用。铁红是非常重要的一种防锈颜料，绝大多数的涂料都开发有铁红防锈漆，如醇酸铁红防锈漆、氯化橡胶铁红防锈漆和环氧铁红防锈漆。甚至在某些环氧富锌底漆中，都以铁红作为重要辅助防锈颜料。铝粉防锈漆呈鳞片状的铝粉或铝粉浆，因其颜色和泽如银，以称铝银粉和铝银浆。分浮型和
15、非浮型两类。其良好的叶展性在涂膜中可形成连续不断的铝膜，可掩盖针孔，减少渗透性。铝粉漆可反射 60%以上的紫外线，用在面漆中可提高耐候性。制成醇酸耐热漆可以耐 200左右的高温，并且常在有机硅涂料中使用，耐高温达600。在二十世纪六十年代，用铝粉锌粉制成 66 号灰色铝锌面漆，应用于南京长江大桥上面。片状的铝粉在漆膜层层重叠，与钢材底面平行，可以大大延缓外界腐蚀因子的渗透。（5） 云铁防锈漆云母氧化铁由硫铁矿加工而成，是二亿八千万年前石炭纪的天然矿产。有灰色和红褐色两种，因为呈细小鳞片，状似云母，所以称之为云母氧化铁（Micaceous Iron Oxide），简称云铁。我国生产云铁颜料的矿区
16、主要有安徽繁昌、江苏茅山和广东清远南岭。云母氧化铁为片状颜料，在涂膜中和底材平行重叠排列，可以有效地阻止腐蚀介质渗透。对阳光反射能力强，减缓涂膜老化。不仅防锈性能好，也可应用在面漆中提高耐候性。云铁可以在很多种树脂中使用，因而开发出了多种防锈漆。1976 年，酚醛云铁底漆和醇酸云铁底漆开始在南京和武汉长江大桥上得到应用，总的膜厚度达到 200m 以上，而且底材的处理也开始使用喷射处理。法国巴黎的艾菲尔铁塔，多年来一直使用醇酸云铁防锈漆作为维修保养漆。氯化橡胶云铁防锈漆一直是与氯化橡胶铁红防锈漆相配合使用于港口机械上面。环氧云铁防锈漆的面世，取代了上述醇酸/酚醛防锈漆，应用于现代重防腐钢结构上面，现在环氧云铁主要是作为中间漆使用。我们在下面会具体介绍这一涂料品种。（6） 磷酸锌防锈漆磷酸盐中最主要的防锈颜料是磷酸锌Zn3(PO4)2H2O，它能与涂料中的羟基、羧基等进行化合结合，也能在金属表面生成 FeZn3(PO4)，这样形成的颜料漆料底材的高分子络合物，阻止锈的形成和发展。对磷酸锌原料的颗粒度及其分布和化学组成进行改性后
