工业涂料乳液在含防锈颜料防腐体系中的应用探索

供应链托管
06月22日 14:07 阅读 8893 次

随着工业涂料水性化的推进，水性丙烯酸防腐体系在C1，C2及C3防腐等级中均有一定的应用。

常用防锈颜料市场在售产品的化学类型和防锈机理， 及其在丙烯酸乳液配方涂料中的表现，是客户关心的方向。巴斯夫工业防腐实验室，基于以往的工作对此进行了总结。

概要

1、常用防锈颜料市场在售产品

2、巴斯夫工业涂料乳液的应用

Acronal® PRO 780 CN

Joncryl® PRO 1552

Joncryl® PRO 1556

常用防锈颜料市场在售产品

1.1  磷酸锌及改性磷酸锌防锈颜料

目前市场上磷酸盐类防锈颜料市场在售产品，有以下化学类型：

标准磷酸锌

铝改性磷酸锌

有机物改性磷酸锌水合物

钼改性磷酸锌

低成本钙镁改性磷化物

除上述产品以外，为了提高磷酸锌盐在不同体系中的适用性，供应商还会使用多种离子改性磷酸锌，这类广谱防锈颜料，在如环氧丙烯酸杂化等体系中也有一定的应用。

技术参数

改性磷酸锌盐类防锈颜料供应商通常可以提供的技术数据包含：氧化锌含量、氧化铝含量、其它改性用氧化物含量、电导率、pH值、密度、吸油量、粒径等。

以市场在售钼改性磷酸锌及低成本钙镁改性磷化物为例，它们提供了如下的技术参数。

含有硅酸盐改性或以硅酸盐为主的防锈颜料有磷硅酸锶锌、磷硅酸锶、有机物改性钙磷硅酸锶。以某在售产品为例，供应商提供技术数据如下：

该类型防锈颜料相对而言价格较高，据供应商介绍，磷硅酸锶对金属底材有较好的钝化和封闭作用，可以有效提升涂膜的耐腐蚀性。

1.2 三聚磷酸铝典型在售产品

三聚磷酸铝ATP是一种弱酸，Kpa是1.5，对皮肤无刺激，通常采用低成本的碱性化合物和矿物中和酸性，其中，氧化锌改性比较广泛。

目前还有离子交换型防锈颜料产品在推出，该类产品在水性体系中的适用性需要更多的实践。

防锈颜料通常有时间效应，对闪锈及短期防锈效果不大，往往需要补充防闪锈剂。

1.3 磷酸盐类防锈颜料基本机理

腐蚀原理

钢铁的腐蚀包含化学反应和电化学反应。潮湿空气中，空气中的水和氧气会与铁发生氧化还原反应。由于钢铁中含有一定的碳杂质，碳的电极电位高，形成阳极，铁的电极电位低形成阴极，潮湿空气溶解了一定的氧形成了电解质溶液，从而发生电化学腐蚀，产生阴极剥离。

防锈蚀机理

磷酸锌盐在水性涂层的防锈蚀机理一般认为是有两方面，一方面是钝化，金属阳离子锌等电极电位更低，锌离子，磷酸根离子在金属表面与金属氧化物反应，最终形成磷化钝化膜，与金属表面附着力好且有防腐作用。另外，磷酸锌含有一定的结晶水，在腐蚀介质下形成碱式盐，在金属表面形成杂多酸络合物，具有一定的防腐作用。

ATP解离后形成的三聚磷酸根离子有较强的螯合能力，与二价及三价铁离子反应形成以三聚磷酸铁为主的复杂保护膜，三聚磷酸铝活性基团密度高，有研究发现在易生锈的金属切割部位能提供缓蚀保护。另一方面，三聚磷酸铝缓慢水解后会产后新的磷酸根离子，再次产生磷化钝化膜。

巴斯夫工业涂料乳液的应用

1、Acronal® PRO 780 CN是一种核壳结构的疏水改性丙烯酸乳液, 与防锈颜料的相容性较好，应用于防腐底漆中。

以铝改性磷酸锌和三聚磷酸铝为主要防锈颜料，以标准冷轧钢板为底材，干膜厚度为75-100μm条件下，Acronal® PRO 780 CN底漆耐盐雾性可满足C2-C3腐蚀环境。

如图所示，耐盐雾时间随着漆膜厚度的增加而提高，干膜厚度在75μm时，盐雾时间可达到240小时，在干膜厚度达到100μm时，耐盐雾时间可达到320小时。可满足C2-C3腐蚀环境。

2、如果以Acronal® PRO 780 CN制备底漆，干膜厚度40μm左右，以Joncryl® PRO 1522制备面漆，干膜厚度50μm左右，在Qpanel R36板上进行盐雾测试。中性盐雾条件下，锈蚀及起泡发展情况如下：

Joncryl® PRO 1552丙烯酸乳液，成膜性好，干燥速度快，耐水和早期耐水性好，技术参数如下：

将下述防锈颜料（如表）按照5.5%添加量，配置26% PVC的基于Joncryl® PRO 1552的涂料，将pH统一调至8.5-9，测试热储稳定性。

测试结果

结论：钙镁改性磷化物，在盐雾环境中对冷轧钢板表面的锈蚀无法起到抑制作用，而铝改性磷酸锌则能有效的抑制板面的锈蚀，沿线划叉处也没有明显的起泡。