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1.1.2.3 防腐涂料的作用
防腐涂料包括重防腐涂料对防腐的作用主要表现在:
1.1.2.3.1 成膜剂的作用
在采用防腐涂料进行防腐时,防腐涂料能够起到增强极化的作用,这种作用主要是靠防锈颜料来实现的,而增大防腐涂层内部电阻主要决定于防腐涂料中的树脂(成膜剂)的种类。支配腐蚀环境中防腐涂层电阻大小的是水、氧、电解质及其它有害物质对防腐涂层的透过率。但是防腐涂层表面往往存在许多肉眼看不到的微小针孔,由于这些针孔的存在,外部的腐蚀性物质还是会渗入防腐涂层内部与底金属发生反应引起金属腐蚀。因此必须增加防腐涂层的层数,使针孔减少到最低限度,才能起到防腐作用。不同的树脂(成膜剂)产生的针孔数量不同,防腐效果也不同。一般来说,合成树脂、天然树脂或纤维素、天然橡胶的衍生物等作为成膜剂的涂层比油性防腐涂料的防腐涂层产生的针孔要少,有较好的防腐效果。
1.1.2.3.2 防锈颜料的作用
用于防腐涂料的防锈颜料的种类较多,其常见有以下几种:①与成膜剂起反应形成致密的防腐涂层;②颜料是碱性物质,溶于水则形成碱性环境;③水溶性的成分到达金属表面使表面钝化;④与酸性物质反应使其失去腐蚀能力;⑤水溶性成分或与成膜剂的反应生成物在水中溶解变为防腐成分等。防锈颜料的上述防腐作用通常是同时存在的,其防腐机理包括下列物理的、化学的、电化学的三个方面。
①物理防腐作用。适当配以与油性成膜剂起反应的颜料可以得到致密的防腐涂层使物理的防腐作用加强。例如含铅类颜料与油料反应形成铅皂使防腐涂层致密,从而减少了水、氧有害物质的渗透。磷酸盐类颜料水解后形成难溶的碱式酸盐,具有堵塞防腐涂层中针孔的效果。而铁的氧化物或具有鳞片状的云母粉、铝粉、玻璃薄片等颜料填料均可以使防腐涂层的渗透性降低,起到物理的防腐作用。②化学防腐作用。当有害的酸性碱性物质渗入防腐涂层时,能起中和作用变其为无害物质,这也是有效的防腐方法。尤其是巧妙地采用氧化锌、氢氧化铝、氢氧化钡等两性化合物,可以很容易地实现中和酸性或碱性的有害物质而起防腐作用,或者能与水、酸反应生成碱性物质。这些碱性物质吸附在钢铁表面使其表面保持碱性,在碱性环境下钢铁不易生锈。③电化学防腐作用。从涂层的针孔渗入的水分和氧通过防腐涂层时,与分散在防腐涂层中的防锈颜料反应形成防腐离子。这种含有防腐离子的湿气到达金属表面,使钢铁表面钝化(使电位上升),防止铁离子的溶出,铬酸盐类颜料就具有这种特性。或者利用电极电位比钢铁低的金属来保护钢铁,例如富锌涂料就是由于锌的电极电位比钢铁低,起到牺牲阳极的作用而使钢铁不易被腐蚀。1.1.3? 重防腐涂料的概念与地位有了腐蚀防护的常识还不够,还需要进一步了解重防腐涂层的概念,以及重防腐涂料涂层的特征。
1.1.3.1什么是重防腐涂层
1.1.3.1.1提出背景①长效防腐需要:防腐在上世纪60-70年代,新兴工业(如海水淡化和海水利用)与现代工程(如三峡水电站)对环境的承受能力和使用寿命的需要,人们迫切需求长寿命的新型防腐涂料。例如,处在腐蚀严重的环境中的石油化工设备的使用年限,一般要求在7年以上;跨海大桥和电视塔要求在20年以上,海上平台和输油管线要求一般在10~20年,普通钢结构至少要求在3年以上。这就对其防腐涂料的防腐寿命提出了更高更严的要求,而常规防腐涂料很难达到。于是,一种在苛刻条件下使用,且防腐寿命长的新型防腐涂料——重防腐涂料应运而生。重防腐涂料一开始是仅局限于海洋和船舶的特定场合使用的特殊防腐涂料,到了90年代,人们越来越清楚地看到重防腐涂料的施工费用与效能是极具市场竞争力的,因而迅速从海洋、航天、地下等超大型工程,扩展到石油、化工、冶金、制药、能源、环保、城建和生态工程等方面,而且应用范围还在迅速扩大。②安全和节约费用:在18世纪40年代,建于英国Tess河上的第一座铁桥,由于未加任何防腐措施,于60年后因铁链腐蚀而倒塌。这使人们认识到,腐蚀不仅会降低设备和产品的使用价值,甚至会影响金属材料的强度,从而造成各种事故,导致巨大经济损失。如果人们能把船舶上的腐蚀速度降低为原来应该腐蚀速度的1/10,则船艇的使用寿命将提高10倍;据统计,发达国家因腐蚀导致的直接经济损失约为国民生产总值的1%~4%,中国大约为4%,全世界钢铁损失约占年产量的10%~20%,约有30%的设备报废。
鉴于上述这些损失和安全事故情况,人们对防腐工作更加重视,尤其是能在苛刻条件下长效防腐的重防腐涂料,更加看重。但我国除了石油化工、核工业等因化学介质对设备或对建筑物、构筑物腐蚀速度较快、对生产影响等在短期反应出来,管理层对腐蚀防护工作比较重视外,轻工冶金等行业在腐蚀防护工作方面的力量远比较弱,有待于进一步提高。③与常规防腐涂料相区别为了形成系统、完整的科学概念,满足前述的长效防腐需求,推动重防腐涂料的迅猛发展,大约在19世纪60年代,提出了重防腐涂料这一概念。日本为了连接国内主要岛屿,发展铁路和高速公路,修建出了几条跨海大桥,其中一条工程总长度为180公里,包括19座桥梁,这些桥建在环境十分恶劣的海上,盐雾腐蚀十分严重。为此,日本人从研究、设计和施工,前后花了30年时间才完成,并且所有工程的防腐涂料都采用了重防腐涂料及其涂装体系。重防腐涂料与常规防腐涂料的重要区别在于其技术含量较高,有较强的市场竞争能力。正是由于重防腐涂料的技术含量较高,使重防腐涂料的研制,比常规防腐涂料要难得多。在提高重防腐涂料的新技术含量方面综合运用了以下两大类方法:第一类是技术继承和改进,包括技术引进、技术嫁接、技术延伸和技术相结合四种方式;第二类是技术跳跃,包括技术超越和技术创新两种方式。这两大类科研方法的综合运用,才使重防腐涂料实现了多种防腐技术的有效溶汇、涂层配套性的科学化和环境污染的降低
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