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FAQ

涂装防腐蚀技术简介之防腐蚀涂层系统

1、防腐蚀涂料应具备的基本条件

作为一种优异的防腐蚀涂料必须具备下列特征:

⑴耐腐蚀性能要好

⑵透气性和渗水性要小

⑶要求良好的附着力和一定的机械强度。涂膜能否牢固地附着在金属基体上,是其能否发挥防腐蚀作用的关键因素之一。除此之外,固化涂膜还应具有良好的物理机械强度,以承受在工作条件下的应力。

    防腐蚀涂料除了应满足上述三方面的主要要求之外,还应具有良好的电绝缘性、抗温变性、耐湿性,同时经济上也应核算,而且施工方便。

    实际上往往会出现这样的情况,某一种涂料品种耐腐蚀性能良好,但对基材附着力和机械性能不佳而无法应用。为了解决耐腐蚀性能和机械性能之间的矛盾,常常采用几种涂料配合使用。例如,以附着力好又有一定防锈能力的涂料作底漆,而以耐蚀性能好,又与底漆有很好层间附着力的涂料作面漆。若底漆和面漆的层间附着力不佳,可采用能把底、面漆牢固连接起来的所谓中间层涂料作“过度”层。这样便可以得到机械性能和耐腐蚀性能都很好的防腐蚀涂装系统。

2、防腐蚀涂层体系

在实际应用中,一种涂层往往不能很好的起到保护金属的作用,或不能同时满足防腐、耐侯、美观等使用要求。因此,大多在金属表面涂覆几种涂层,组成一个整体系统共同发挥功效。这一涂层系包括底漆、中间漆、面漆,每层按需要分别涂刷一至数次。也有的仅是单层结构就同时满足不同的使用要求,如粉末涂料。

2.1底漆

底漆直接与金属接触,是整个保护涂层系统的重要基础,主要具有以下特征:

⑴金属表面要有良好的附着力,因此成摸物分子结构中往往含有极性基团。

⑵底涂黏度应该较低,以便对基材表面有良好的润湿性;且溶剂挥发不可太快,以便有充分时间对焊缝、锈痕等部位渗入。

⑶阻止锈蚀的生成和发展,因此往往含有防锈颜料、抗渗填料。

⑷因为金属腐蚀时在阴极呈碱性,所以底涂的基料硬具有耐碱性。

(5)—般底涂填料含量较多,除防锈、抗渗功能外,还起到减少涂膜内应力(固化收缩力、热应力)的作用,以及使漆摸表面粗糙,增加与中间层或面漆的结合力。

(5) 料体积浓度下不可大于临界填料体积浓度。

(6) 般底涂厚度不宜过高,因太厚会引起收缩应力,是附着力下降。

2.2 中 间 层

      中间层的主要作用是增厚提高屏蔽作用,缓冲冲击力、平整涂层表面的作用。最重要的一点是中间层要与底、面漆结合良好,才能起到承上启下作用。其底、面的结合,主要是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀,两层界面间的物质相互扩散、高分子链相互缠结以及极性基团间相互产生吸引力。

     在整个涂层体系中底漆或面漆有时不宜太厚。在重防蚀涂料系统中,为提高整个涂层的屏蔽性能,厚度要求较高,所以将中间层涂料制成触变型固体厚膜涂料,用无气喷涂,一次可获膜厚。

     对于一些类似汽车漆的防腐、装饰性涂装体系, 中 间 层可以提供平整表面,保持美观。 中 间 层往往还具有较好的弹性,能缓冲碎石冲击车辆,涂层不裂。

2.3面漆

      面漆与环境相接触,因此要具有耐环境化学腐蚀性,装饰美观性、标志性、抗紫外线、耐候性等。往往面漆的成膜物含量较高,含紫外线吸收剂,含铝粉、云母氧化铁等阻隔阳光的颜料,以延长涂膜的寿命。有一些耐化学品涂料,往往最后一道面漆是不含颜料的清漆,以获得致密的屏蔽膜。

     防腐蚀涂层体系一般采用“多层异类”结构,即根据各种树脂的性能特长,选其作为底、中、面漆,而不在乎成膜物质是否属于同一类型。

3、涂层厚度与涂装道数

防腐蚀涂层的厚度与防腐蚀效果有直接的关系,尤以在严酷腐蚀环境下的重防蚀涂料,必须达一定的干膜厚度。为此往往需要有多道的涂层,其主要原因是通常每道涂层不能太厚。若涂料是氧化干燥型,太厚则表面吸氧皱皮而内层不干;若涂料含溶剂,太厚会使溶剂不能充分挥发,少量溶胶残留在涂层中而降低耐蚀性。多道涂层系统中,其总厚度为每次涂层厚度的总和,道数愈多,整个涂层愈厚。一般过氯乙烯或氯磺化聚乙烯涂料等,因其固体含量低,都必须多道涂布才能达到规定的厚度,以确保防蚀功效。

即使是用无溶剂涂料勉强一次达到规定的漆膜厚度,但现今所有漆膜总难免有若干缺损,如缩孔、针孔、气泡、丝状尘埃埋在漆膜中,在大面积施工中,无法获得完全完整无缺的漆膜,在缺损薄弱部位首先会发生腐蚀。多道涂层的特点是各层的优点是各层之间互相覆盖缺损部位。因为各道涂层都在同一具体部位发生缺损的概率是极低的,多道涂层保证了整个涂料体系的防蚀功效。

目前在防腐蚀工程上采用的涂层,不论厚薄,极少是单层涂膜的。一般认为,同一厚度的涂层,多道数涂装的,其耐蚀性甚至包括机械性能,优于单层。但涂层过厚一般会带来较大的内应力,致使涂层在使用过程中,由于外力或温度的变化极易发生开裂。树脂内聚力大,或具有一定的弹性都利于增厚。无机填料、玻璃鳞片的添加起到增强作用,均有利于增加涂膜的内聚力,因此,也有利于增厚。

     厚浆涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料的单层漆膜厚度可达100~300um,甚至更厚,为一般涂料的10余倍,在施工技术和检测方法可靠的情况下,厚浆涂料有节省工时\减少污染的优点。

不同用途涂层应控制的漆膜厚度,供参考

涂层用途 应控制的厚度um 涂层用途 应控制的厚度um
一般性涂层 80~100  耐磨性涂层 250~300
装饰性涂层 100~150 超重防腐蚀涂层  300~500
防腐蚀涂层 150~200 高固体份涂层  700~1000
重防腐蚀涂层 200~300    

为了解决多道涂装的工程进度问题,可采用更合理的施工程序,兼取厚浆涂料的优点,比较合理的涂装方案是底漆和面漆采用多道薄涂,中间漆使用厚涂层。

 

4、涂层间的结合与配套性

多道涂层体系中,各道涂料其组成往往不同,即使组成相同,在一层之内,干燥之后表面与内里往往并不完全相同,因此每层之间必须充分附着,形成密合的整体。

由多道漆膜组成的涂层,漆膜间的层间附着力是重要的。如果层间附着力不好,在使用过程中,会发生逐层剥落,涂层总厚度减少,耐腐蚀性降低。

层间附着力可以是机械嵌合、漆膜间静电引力、成膜物质分子结构上的极性基团以及彼此间形成氢键、以及在个别情况下也可能发生两层间的化学键合(例如上层的异氰酸与下层的羟基、胺基反应)。但在很大程度上还决定于两层漆膜的成膜物高分子或链节的接触和互相渗透,分子之间的缠结,即所谓的膜与膜的胶黏作用。如图为高分子物质自动胶合时的聚结作用,膜间无界面,不存在层间附着力的问题。

     对于通常的溶剂型涂料,层间附着力的形成主要有以下几种情况。

     ⑴溶化型:涂料的基料是热塑性树脂,例如氯化橡胶。

     ⑵溶胀型:底层漆膜的基料是热固性,,例如环氧树脂、聚氨酯树脂、氧化型醇酸树脂等,其漆膜干燥后形成了不溶于原溶剂的的三维网状结构,第二道的溶剂不能再溶解其表层,只能溶胀。

      此外,可以提高底层或中间层的粗糙度,例如加入高体积浓度的云母氧化铁,使漆膜表面凹凸粗糙,即使施工期超过了规定时限,仍能保持一定的层间附着力。所以防腐蚀涂料体系中,往往不强调高光泽,而宜适当提高颜料、填料的体积浓度、降低光泽、减少吸潮后的体积肿胀,有利于层间附着。

      欲保证良好的层间附着,底漆配方中不宜加入硅油,底层漆膜表面不可玷污。如沾有油腻或硅油,由于其表面能低,上层漆附着不良,甚至缩孔。此外,如在海边施工,底层漆膜上沾有盐雾,则上层漆膜易引起渗透压起泡。在多道涂层体系中,若间有打磨水洗工序,最后必须用离子水冲洗,若用普通的城市自来水,水中含微量水溶性盐,待水挥发干燥后盐残留在漆膜表面,夹在两层漆膜之间,在湿热环境下会全面起泡。若施工时疏忽,手指触及工件漆膜,会留下许多汗污印痕,上罩的涂层在湿热下会起泡,所以必须严禁手指接触。

      总之,大多数漆膜的层间剥离都是长期在湿热情况下,水分子渗入漆膜,在二层漆膜间的附着活泼点处介入,降低了层件附着力。在潮湿的江、海边施工涂装(例如船坞、港湾、桥梁等)往往湿度很高,在物面上附着不易察觉的潮气,甚至凝露。不宜为了赶工而在清晨涂装,以免层间剥离,物件温度必须超过露点3℃:以上才可涂漆。

      若底漆的交联点密度低,上罩强溶剂的涂料。强溶剂滲入底漆,引起过度的溶胀,将底漆咬起,或虽未咬起,但损伤了附着力,在涂料技术此现象称为二层之间不配套。

      一般多层的涂膜系统中,要求底漆坚硬,面漆较柔韧合宜。若底漆柔软而面漆坚硬,则涂膜曝晒后,面漆收缩易龟裂。

 

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