水工金属结构水性无机富锌涂料研究进展.pdf

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1、第44卷第20期人民长江V01．44．NO．202013年10月YangtzeRiver0ct．．2O13文章编号：1001—4179(2013)20—0061—05水工金属结构水性无机富锌涂料研究进展刘磊，陈亮，汪在芹，李珍，王山峰。(1．长江科学院材料与结构研究所，湖北武汉430010；2．三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心。湖北宜昌443002；3．美国田纳西大学诺克斯维尔分校，美国田纳西州诺克维尔斯市TN37996)摘要：针对传统水性无机富锌涂料耐水性差和脆性高等f"-I题，可通过对该涂料进行改性提高其力学及电化学性能。为此

2、，结合水性无机富锌涂料的应用情况和防腐机理，在总结前人研究成果的基础上，分别从成膜物质的改性、填料的改性以及助剂的改性三个方面入手，探讨改善水性无机富锌涂料性能的途径。提出了水性无机富锌涂料在水工金属结构防腐中尚未解决的问题以及未来研究方向。关键词：金属结构；防腐；涂料；改性；水利工程中图法分类号：TV34文献标志码：A水工金属结构是水工建筑物的重要组成部分，水1水性无机富锌涂料的防腐原理利工程的特殊性决定了金属结构经常浸没在水中，或处于干湿交替的环境中，长期受到各种水质、水生物等(1)屏蔽作用。富锌涂料中的锌粉和材料经腐蚀的侵蚀和高速水流冲

3、刷，以及空气中二氧化硫和酸雨后生成的氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、碱式氧化锌、的侵蚀等。此外，泥沙和其它漂浮物的冲击磨损也会硫酸锌等含锌化合物在涂层中形成了无数的微小区使钢材发生严重腐蚀，从而降低结构的承载能力，严重域，减少了涂层与金属基体之间的热膨胀系数差，降低威胁到金属结构的安全性。总之，如何有效地解决水了涂层硬化时的收缩率和涂层内部的应力，抑制了涂工金属结构的腐蚀问题，是水利水电工程建设中面临层的龟裂、脱落，提高了涂层的粘结力和抗介质渗透能的重要任务。力，从而提高了涂层的防腐蚀性能。自从20世纪30年代澳大利亚人VictorNighti

4、n—(2)牺牲阳极的电化学保护作用。富锌涂料中含gale发明富锌涂料以来，国内外学者对其进行了大量有大量的锌粉，锌粒子之间、锌粒子与钢铁表面之间紧的研究，并在此基础上研制出了多种富锌涂料，其中水密接触，与电解质溶液一起形成一个个小电池。由于性无机富锌涂料具有优良的耐腐蚀、耐老化等性能。锌的电位比铁更负，所以在电解质溶液中锌原子容易与有机富锌涂料相比，水性无机富锌涂料的最大优点失去电子变成阳极，铁则为阴极。在阳极区，锌失去电是VOC零排放，在水工金属结构防腐中具有广阔的发子而被腐蚀，在阴极区钢铁表面不断得到电子，从而得展前景。然而，传统的水性无

5、机富锌涂料存在耐水性到保护。低、脆性高、基材表面处理要求高等缺陷⋯，以及附着(3)涂膜的自修复和钝化作用。当涂膜损伤后，力不够高、电化学性能不够强、固化时间达不到要求等锌的产物就在此处沉积，形成一层保护膜，阻挡电流通问题，无法满足水工环境高标准的使用要求，因此需要过，延缓腐蚀继续发生。涂料涂覆于钢材表面，阻挡了对水性无机富锌涂料进行改性，以解决上述缺陷问题。一些电化学作用发生，对底材起到良好钝化作用。收稿151期：2013—08—31基金项目：国际科技合作项目“水工新型防护涂层材料制备与应用的合作研究”(2010DFB70470)；科技部科研

6、院所技术开发研究专项资金项目“新型抗冲磨抗冲撞材料开发与应用研究”(2011EG136224)；国家自然科学基金项目(51001018)作者简介：刘磊，男，硕士研究生，主要从事水利工程建筑材料开发与应用研究。E—mail：roulay@tom．tom62人民长江20世纪70年代，美国NASA太空总署的研究人2水性无机富锌涂料的改性员首次通过提高硅酸钾的模数，研制出自固化无机富水性无机富锌涂料主要由成膜物质硅酸盐、溶剂、锌涂料。这种涂料的附着力较之以往有很大提升，但填料锌粉和助剂组成。．是实践表明，硅酸盐溶液的模数不宜过高，因为随着模水性无机富

7、锌涂料的改性，其本质上是成膜物质、数的提高，活性一OH基团增多，与锌粉反应速度大大锌粉以及助剂的改性。成膜物质的改性对涂料的加快，不仅较难贮存，而且固化时间和涂装间隔较短，附着力等物理性能产生重要影响，锌粉的改性主要是给使用造成很大困难，所以硅酸盐的模数应该根据提升涂料的电化学性能，助剂的改性提高了涂料的综实际应用情况来选取。如图2所示，当模数为5．1～合性能。5．5时，涂料的固化时间和涂层附着力都较为合理。2．1成膜物质的改性成膜物质是涂料的基础，它将涂料中的所有组分连接成一个整体，附着在金属基材的表面，并形成一层均匀连续的保护膜，对涂料的

8、耐水性、脆性、附着力等要善性能起着决定性的作用。水性无机富锌涂料的成膜物质为硅酸盐溶液，在成膜过程中，硅酸盐溶液与锌粉以及钢铁基材表面的铁元素生成硅酸盐聚合物(如图