耐水性

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水性无机富锌底漆耐水性差

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水性无机富锌涂料的进展
上海涂料作者：周文涛  (武汉力诺化学集团有限公司)
0引言    目前市场上钢结构防腐与车间底漆应用最普遍、最重要的底漆是富锌底漆，水性无机富锌涂料结合了热喷锌、铝与有机富锌的优点，性价比高，是目前国际上最具发展前途的环保型涂料。其长久的耐腐蚀性、高硬度、耐磨、耐候性、耐热性、耐溶剂性、不燃不爆、可焊性、零VOC排放等特点使其在许多重防腐领域的应用日益广泛，在大气和海洋重防腐领域，得到愈来愈多业内人士的认可。
1水性无机富锌涂料的类别    水性无机富锌涂料一般分为自固化无机富锌和后固化无机富锌两类。目前市场上广泛使用的是水性自固化无机富锌涂料。后固化无机富锌涂料漆膜干燥后，再喷涂稀磷酸或氯化镁溶液，施工工艺较为繁杂，漆膜较脆。
2水性无机富锌涂料的组成
2．1基料     水性无机富锌涂料的基料主要是硅酸盐系列。    硅酸锂：较难溶于水，不宜得到较高浓度，能耐较高温度，热应变性差，价格高。    硅酸钠：成膜性好，易溶于水，极易制成涂料，价格低，但易被碳化，单组分制成涂料时，漆膜耐水性很差。    硅酸钾：易溶于水，成膜性好，价格中等。    硅酸铵：耐水性良好，成膜性差，高温易变色，溶液不稳定，价格高。    上述基料自固化模数顺序为：硅酸锂≥2，硅酸钠≥4，硅酸钾≥6。作为水性无机富锌涂料使用的硅酸钾，其模数为2．2～5时，附着力最好。随着模数的提高，硅酸钾、硅酸钠粘度增大，呈现不稳定性；而硅酸锂虽然较难溶于水，不易得到较高浓度，但能制得1,-,25模数的稳定溶液，模数<2．2时易沉淀，模数>1 O时附着力下降，模数在3．9-4．7时性能最好。一般来说，硅酸锂是水性无机富锌涂料最常用的基料。    通常为了提高涂料的某些性能，还使用一些材料对水玻璃进行改性，例如：向基料中加入一定量的硅溶胶和硅氧烷等，通过提高水玻璃的模数提高其涂膜的耐水性，水玻璃与合成树脂乳液复合使用，以提高涂料的耐水性、柔韧性等，但只有它们在电性能上相一致，才能保证混合体系的稳定性，否则会导致体系凝胶化或破乳。
2．2颜填料    水性无机富锌涂料其主要颜料为锌粉，为确保锌粉在富锌底漆中能够同基层钢材紧密结合而起到导电和牺牲阳极作用，国际上对不同类型的富锌底漆的锌粉含量做了规定，无机富锌底漆中，锌粉在干膜中的总质量应不少于74％，对锌粉细度的选择，应大于325目，以500目为佳。此外，在涂料中加入适量锌粉之外的其它颜料，如二氧化硅或磷铁粉，使之很好地分散于无机富锌涂料中，可使涂层的龟裂倾向大为降低。
2．3其它助剂    为改进水性无机富锌涂料的施工成膜性、耐腐蚀性，需适当加入相应助剂，如流平剂、缓蚀剂等，实践表明，利用铬酸盐及有关防锈颜填料等在金属表面形成过渡层是防闪蚀和提高附着力的有效办法。
3水性无机富锌涂料参考配方
3．1水性后固化无机富锌涂料配方配方1：        配方2：甲组分        原料        质量份数        甲组分        原料        质量份数硅酸钠        3.3        硅酸钠        8羧甲基纤维素(2．5％)         25.1        羧甲基纤维素(2％)         8水        8.4        乙组分        锌粉        38乙组分        锌粉        92.5        氧化铅        1 固化剂：稀磷酸        固化剂：25％～30％氯化镁溶液
3．2水性自固化无机富锌涂料配方配方1(硅酸钠为基料)：        配方2(硅酸锂为基料与苯丙乳液复合)：        配方3(与硅丙乳液复合)：甲组分        原料        质量份数        甲组分        原料        质量份数        甲组分        原料        质量份数硅酸钠(模数4，固含量28．4％)        4.6            硅酸钠                                      25        硅酸锂        17.5海藻酸钠溶液(2％)         27.4            苯丙乳液                                    2.5        硅丙乳液        12.5乙组分        锌粉        90            流平剂、缓蚀剂等                            0.5        乙组分        锌粉等        70　        乙组分        锌粉+氧化锌等        72        　
4水性无机富锌涂料进展
4．1．现状    早在150多年前，人们就用熔融的锌浸镀在钢铁表面来保护钢铁，这种用一种金属保护另一种金属的方法一直沿用至今，但真正将锌粉配成涂料是20世纪30年代，澳大利亚人制成了用加热方法固化的无机富锌涂料(水玻璃+锌粉)，接着美国人于50年代制成了如今普遍使用的后固化无机富锌涂料，70年代初美国太空总署成功开发水性自固化无机富锌涂料国内水性无机富锌涂料的研制始于20世纪80年代，自90年代起，我国自行研制的水性无机富锌涂料得到了长足发展，如上海高科推出的LW-I型无机富锌、天津灯塔的E5385 1、重庆三峡的E06-1、武汉现代的E777-1、台湾的TCT-799等。4．2发展方向
4．2．1基料的改进    (1)水玻璃间的复配，，如硅酸锂一硅酸钠体系。    (2)水玻璃与合成树脂乳液复合使用，常用的有苯丙乳液、硅丙乳液。    (3)采用溶胶一凝胶技术制备无机成膜物和有机乳液互穿共聚物网络，树脂中碱硅比高(可达5．6)、稳定性好、不分层、不结块。    (4)利用离子膜电渗析法以硅酸钠为原料制备高性能的锂水玻璃:向基料中加入一定量的硅溶胶适当提高水玻璃模数；直接在基料中加入缓蚀剂，将金属预处理的钝化过程或磷化工艺与涂料的成膜过程相结合，在金属表面形成类似于磷化层的过渡层等。4．2．2颜填料的改进    目前国内外工程中实际应用的富锌涂料均属球锌涂料，即以球状锌粉为填料，而改用鳞片状锌粉制成的锌基富锌涂料，涂层具有优良的屏蔽作用和较强的韧性；涂层的电化学选择性更好，即使锌粉添加量大幅降低(80％降至50％)，涂层仍保持良好的导电性；施工性能更为优异，由于其比重为球锌的1／3，加之加入量大幅降低，使料浆比重减小，产生更好的抗沉淀性，可有效解决钢铁预处理流水线上的应用限制和“锌热病"危害；降低了涂料施工成本。    无机富锌涂料成膜过程中，氧化锌与硅酸盐反应对漆膜固化及形成钝化膜起着重要作用，用导电氧化锌代替一般氧化锌可有效提高涂层的导电性和耐腐蚀性。用铁钛粉部分取代锌粉制备富锌(低锌)涂料，可降低涂料成本。水性无机富锌涂料干膜中含有大量锌粉，造成了涂层的多孔性，近年来开发的许多水性无机富锌涂层孔隙率可控制在小于1％，因而可不使用面漆，甚至可用作热喷锌(孔隙率3％～5％)表面封闭剂。    水性无机富锌涂料的施工与固化受环境温度、湿度影响较大，进一步缩短其固化时间，降低施工温度而又不影响其防腐性能尚需要进行深入研究和开发。
5结语    水性无机富锌涂料一般用作底漆，其施工工艺及面漆配套都比较成熟。2 1世纪涂料发展方向之一是环保型涂料，即低污染或无污染涂料，其中水性涂料是重中之重。随着新技术、新工艺的发展和新材料的应用以及人们环保意识的增强，水性无机富锌涂料的性能将会更加优良，市场将会更加广阔。   
参考文献1徐峰．环保型无机涂料[M]．北京：化学工业出版社，20042李国荣，张慰盛，管从胜．重防腐涂料[M]．北京：化学工业出版社，19993习时俊．富锌底漆评介[J]．中国涂料，2000(2)：23—254季瑞峰．水性无机富锌涂料[J]．涂料工业，1999(9)：7—105杨振波，杨忠林，郭万生，等．鳞片状富锌涂层耐蚀机理的研究[J]．中国涂料，2006(1)：19—21