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無機富鋅涂料的成膜機理
無機富鋅涂料的成膜機理
發布時間:2016.03.17  瀏覽次數:
 

 富鋅防腐蝕涂料的種類很多,用途廣泛,可以根據不同的方法進行分類,按其固化機理可分為:有機鋅粉漆、溶劑型無機鋅粉漆及水性無機鋅粉漆。

(l)有機富鋅涂料為合成樹脂,如丙烯酸、環氧、PU等樹脂,配合溶劑及鋅粉制成的涂料,有機富鋅涂料中的樹脂與鋅粉及鋼鐵無法產生化學交聯,需要有機溶劑為稀釋劑。

(2)溶劑型無機富鋅涂料是硅酸酒精溶液,用礦酸水解后,制成硅膠液,再與鋅粉混合而成,樹脂中的硅分子可進行化學交聯有效使用,化學交聯效果較好,也需要有機溶劑為稀釋劑。

(3)水性無機富鋅涂料則系“高硅比”硅酸溶液與鋅粉組成,以水為稀釋劑,完全不含有機揮發物質,是一種高性能的環保型涂料。

1、醇溶性無機富鋅涂料的成膜機理

  無機富鋅底漆

   醇溶性無機富鋅涂料中的硅酸烷基酯能夠與鋼鐵表面的鐵離子反應而形成鋅-硅酸-鐵化合物。同時,也能夠和鋅粉微細粒子表面的鋅離子反應,形成一層堅硬的硅酸鋅,包覆在微細粒子的表面,從而與鋼基材黏結在一起。可見醇溶性無機富鋅涂料的涂膜是靠硅酸烷基酯的化學反應而黏附于鋼基材上的。由于這種化學鍵的結合而為涂膜與鋼基材提供了足夠的附著力。

無機富鋅底漆 

2、水性無機富鋅涂料的成膜機理

    水性無機富鋅涂料通常指由包括Li、Na、 K在內的堿金屬的硅酸鹽水溶液為粘結劑,金屬鋅粉為主要防銹顏料組成。作為粘結劑的堿金屬硅酸鹽水溶液是決定涂料品種和性能的主要因素。研究表明,在堿金屬硅酸鹽水溶液中,鋰、鈉、鉀金屬離子的半徑分別為6.8 nm、9.8nm和 13.3nm。可見,鋰離子的半徑比鈉離子和鉀離子半徑小得多, Li+的電荷密度越高,其相應的水合離子半徑越大,因而可以阻礙水溶液中SiO2聚結,可以制得模數(SiO2/Li2O摩爾比)高達25的穩定硅酸鋰水溶液。硅酸鋰水性無機富鋅涂料與鈉、鉀型水性無機富鋅涂料相比具有耐水、耐溫性好,自干速度快的優點,但由于其價格較貴而使其推廣應用受到限制。對于鈉、鉀硅酸鹽水溶液,當硅酸鈉的模數≥4,硅酸鉀的模數≥5時可實現自固化,但當鈉、鉀硅酸鹽水溶液模數提高后溶液的黏度急劇上升,穩定性降低。目前制的硅酸鈉水溶液模數≤4,因此不可能制成自固化水性無機富鋅涂料。而硅酸鉀水溶液通過解決高模的穩定性可制得模數≥5的高性價比自固化水性無機富鋅涂料。

    堿金屬硅酸鹽水溶液中的硅酸根在不同pH條件下具有不同的存在狀態,如圖所示。水性無機富鋅涂料用硅酸鉀溶液為了保證其穩定性,pH必須保持在10~11左右。

無機富鋅底漆 

    在水性無機富鋅涂料干燥固化成膜過程中,堿金屬硅酸鹽中Si-OH與金屬鋅反應形成硅酸鋅的網狀結構聚合物,同時硅酸鹽與被保護的基材金屬表面的鐵形成化學健而具有優良的附著力。水性無機富鋅涂料成膜過程中硅酸根與金屬鋅粉的反應如圖所示,(a)為后固化水性硅酸鈉富鋅涂料的固化反應,(b)為自固化水性硅酸鉀、鋰富鋅涂料的固化反應。

 無機富鋅底漆

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