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、重工業污染區等苛刻環境中,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.

    采用改性鈰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對鋅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外學者做了大量的研究,SCHAEFER等添加納米鋅粉優化球狀鋅粉間導電性,ARIANPOUYA等添加納米粘土提高抗滲透性,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

    利用雙組分環氧樹脂為成膜物,匹配鱗片狀鋅粉、有機轉銹劑等制備的低表面帶銹富鋅涂層,在中性鹽霧800h時發生點蝕,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.

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生交聯反應(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.

    結論

    1)鋅防護層修復涂層中復合鋅粉含量由70%增加到80%(質量分數)時,涂層附著力逐步增加;多形態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后仍未出現粉化、銹蝕,其防護性能遠高于同類進口產品的,可用于大氣環境中鋅防護層的修復及復雜鋼鐵構件的長期防護.

責任編輯：周婭

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