熱浸鋅、熱噴鋅、電鍍鋅、富鋅涂料等鋅防護層技術廣泛用于鋼結構的防護,在施工、應用過程中,鋅防護層難免產(chǎn)生破損、缺陷,腐蝕失效首先在防護層的破損、缺陷處進行,特別是在沿海、重工業(yè)污染區(qū)等苛刻環(huán)境中,鋅防護層失效大大加快,必須及時修補,否則影響設備安全服役.

采用改性鋅酸鹽等對鋅防護層進行表面鈍化處理,僅可在一定程度上提高鋅防護層的耐蝕性,且對于輸電塔等大型鋼結構,嚴格的表面處理難以實施.低表面處理的鋅防護層修復涂層首先要能夠?qū)︿\防護層陰極防護功能進行修補,其次要能與低表面能的電鍍鋅、熱鍍鋅表面相容良好且附著性較好,對鋅防護層破損銹蝕鐵基的低處理表面附著良好并有效防護.

富鋅涂料具備陰極防護性,可考慮作為鋅防護層修復體系;對于如何提高富鋅涂料的性能國內(nèi)外學者做了大量的研究,SCHAEFER等添加納米鋅粉優(yōu)化球狀鋅粉間導電性,ARIANPOUYA等添加納米粘土提高抗?jié)B透性,GERGELY等以聚吡咯包覆氧化鋁和碳納米管、AKBARINEZHAD等將納米粘土與納米鋅、聚苯胺復合,ARIANPOUYA等將納米粘土和納米鋅復合增加導電性及降低孔隙率;

王宇池等對片狀、球狀鋅粉的復合添加進行了探討,但未對二者在涂層中的耦合作用與防護機理進行深入研究;謝德明等以電化學阻抗譜(EIS)技術研究了球狀、鱗片狀兩種鋅粉涂層的失效差異性.這些研究均取得一定效果,但均需在嚴格處理(St2.5及以上)表面進行涂裝,低表面處理鋅防護層修復涂料報道不多.高翔和陳云等利用雙組分環(huán)氧樹脂為成膜物,匹配鱗片狀鋅粉、有機轉(zhuǎn)銹劑等制備的低表面帶銹富鋅涂層,在中性鹽霧800h時發(fā)生點蝕,其耐蝕性遠不能滿足工程需要.因而,開展與鋅防護層具有較好相容性、防護性能較高的低表面處理鋅防護層修復涂料的研制工作十分必要.

一、電鍍鋅構件

李曉剛等人前期以含強極性基團的雙組份三元共聚樹脂為成膜物,匹配復合鋅粉、防銹顏料,添加有機-無機雜化改性劑,制備在鋅防護層、Q235(St3)及Q235(St2)基材上防護性能優(yōu)異的鋅防護層修復涂料.

在此,李曉剛等人研究涂料組分(復合鋅粉、有機-無機雜化改性劑)對涂層防護性能的影響,并與同類進口產(chǎn)品對比分析,為高性能鋅防護層修復涂料的應用奠定了基礎.

鋅防護層修復涂層具有如此高的耐蝕性,分析認為有以下3點原因:

1)采用的樹脂是以氯乙烯、羥基乙烯醇、醋酸乙烯酯為單體的三元共聚樹脂,含大量強極性基團-Cl,可以和基材良好附著;樹脂中羥基和異氰酸酯類固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(如式(5))使漆膜致密性好.同時,生成的NH-CO鍵使樹脂與填料及基材強力粘合;

2)添加的有機-無機雜化改性劑可在涂層-基材界面形成化學鍵,大大提高了涂層附著力,并可與異氰酸酯類固化反應,在涂層內(nèi)部形成有機-無機雜化鏈段,引入高鍵能的Si-O鍵,大幅提高耐老化性;

3)多形態(tài)鋅粉可在固化成膜過程中形成片狀層與球狀層的雙層分布,涂層的屏蔽性及陰極防護性得到增強.

二、結論

1)鋅防護層修復涂層中復合鋅粉含量由70%增加到80%(質(zhì)量分數(shù))時,涂層附著力逐步增加;多形態(tài)復合鋅粉可在涂層中形成片狀層、球狀層的雙層分布,涂層屏蔽性增強,且電流傳輸作用得到優(yōu)化,陰極防護性增強,涂層耐中性鹽霧性顯著提高,Q235(St2)基材出現(xiàn)銹蝕的時間由800h提高到2000h以上.

2)鋅防護層修復涂料中有機-無機雜化改性劑可在涂層-基材界面處形成的化學鍵,在電鍍鋅、Q235(St2)、熱浸鋅表面涂層附著力分別可提高0.5倍、2.2倍、2.1倍;有機-無機雜化改性劑在涂層內(nèi)部與異氰酸固化劑反應,形成有機-無機雜化鏈段,增強涂層致密性,提高涂層耐蝕性,在鋅防護層、Q235(St3)上涂層的耐中性鹽霧性3000h后,引入高鍵能的Si-O鍵使涂層的耐老化性明顯提高,紫外加速老化2000h后仍未出現(xiàn)粉化、銹蝕,其防護性能遠高于同類進口產(chǎn)品的,可用于大氣環(huán)境中鋅防護層的修復及復雜鋼鐵構件的長期防護.

三、夢能服務與支持

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