摘要: 用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備了水性無機富鋅涂料，研究了水性無機富鋅涂料性能特點，并與環(huán)氧富鋅涂料進行了性能對比，闡述了水性無機富鋅涂料在重防腐領域的應用情況。

       關鍵詞: 高模數(shù)硅酸鉀； 重防腐； 水性無機富鋅

       0　引言

　�。玻笆兰o70年代初，美國國家航空-太空總署（NASA）研究解決了高模數(shù)硅酸鉀的穩(wěn)定性問題，后來商品化名為IC 531，即以模數(shù)為5.3的硅酸鉀水溶液作為基料的水性無機鋅涂料，也稱水基硅酸鋅涂料。

　　水性無機富鋅涂料安全性好、附著力優(yōu)、耐候、防腐蝕、耐熱、耐溶劑、切割焊接性能好、導電性好、自修復性好，是在惡劣的重腐蝕環(huán)境下用于鋼結構件的最佳涂料之一，自誕生以來，愈來愈受到各國涂料行業(yè)的重視，廣泛應用于大型工程防腐蝕配套底漆[1-3]。

　　本試驗用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備了水性無機富鋅涂料，研究了水性無機富鋅涂料的性能特點，并與環(huán)氧富鋅涂料進行了性能對比，闡述了水性無機富鋅涂料產(chǎn)品在重防腐領域的應用情況。

       １　試驗部分

       １.1　原材料

　　高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉、磷鐵粉、云母氧化鐵等原料均為市售工業(yè)級產(chǎn)品，消泡劑、防沉劑、分散劑均為進口產(chǎn)品。

       1.2　水性無機富鋅涂料制備

　　把鋅粉和功能性填料作為甲組分，高模數(shù)硅酸鉀溶液作為乙組分，甲、乙組分按比例混合均勻后，噴涂于經(jīng)過噴砂處理至Sa 2.5級的鋼板上。

       １.3　水性無機富鋅涂料測試

　　漆膜性能的測試按照HG/T 3668—2009《富鋅底漆》標準規(guī)定要求進行。

　　制備的水性無機富鋅涂料各種性能優(yōu)異，符合HG/T 3668—2009標準要求，尤其是耐鹽霧性能達到5 000 h，遠超標準要求。

       ２　結果與討論

       ２.1　水性無機富鋅涂料防腐蝕原理

　　水性無機富鋅涂料的防腐蝕原理主要是利用金屬的電位差。由于鋅的標準電位比鋼鐵低，當涂料涂到金屬表面時，鋅粉顆粒之間、底材鋼板與鋅粉之間都保持金屬的直接接觸， 形成了一層致密的絡合結構，提高了導電性能。在此狀態(tài)下，如果水分侵入涂膜，就形成了一個由鋅粉和底材鋼板組成的原電池，鋅粉作為原電池的負極失去電子形成鋅離子，鋼鐵作為正極得到電子而獲得保護。另外，電解出來的鋅離子與腐蝕介質中的陰離子結合形成氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氯化鋅、硫酸鋅等產(chǎn)物, 這些腐蝕產(chǎn)物逐漸積附在鋅粉間的空隙和鋼鐵的表面，從而起到隔離的作用。因此，水性硅酸鋅涂料具有雙重的防腐蝕作用。

       ２.2　水性無機富鋅涂料的配套性

　　為了更好地發(fā)揮水性無機富鋅涂料的防腐性能，就需要與其他面漆配套使用。由于無機富鋅底漆中金屬鋅的腐蝕產(chǎn)物呈弱堿性，因此要求配套的面漆漆基應有一定的耐堿性，水性無機富鋅涂料可與各類面漆（如聚氨酯漆、環(huán)氧漆、乙烯類漆）配套。試驗證明，以環(huán)氧聚酰胺清漆作為水性無機富鋅涂料的封閉層是較好的選擇，中間涂層選用云鐵環(huán)氧中間漆，面漆以聚氨酯、氟碳、硅氧烷等為最佳的配套。

       ２.3　水性無機富鋅涂料的耐熱性

　　高模數(shù)硅酸鉀基料耐溫性能優(yōu)良，但由于鋅粉熔點為419.6 ℃，因此水性無機富鋅涂料能在400 ℃長期使用。對水性無機富鋅涂料漆膜進行了400 ℃、8 h耐熱試驗后立即浸水，浸水后的漆膜性能見表3。

　　水性無機富鋅涂料漆膜經(jīng)耐熱性試驗后，漆膜外觀正常，附著力下降，但仍能滿足標準要求，原因是高模數(shù)硅酸鉀溶液中的少量改性樹脂和助劑的耐熱性欠佳，導致附著力稍有下降，遠遠超過了HG/T 3668—2009規(guī)定的3.00 MPa。但其仍然具有優(yōu)異的防腐蝕性能，耐鹽霧性能達到5 000 h。與水性無機富鋁面漆配套應用于某工程耐熱管道的防腐體系，具有良好的耐熱性和防腐蝕性。

       ２.4　水性無機富鋅涂料的導電性

　　水性無機富鋅漆膜中含有大量鋅粉，利用金屬電位差與鋼材形成原電池，故漆膜電阻率低，使靜電難以積累，因此涂層的導電性好，符合石油運輸?shù)姆漓o電指標。我公司的水性無機富鋅涂料與環(huán)氧防靜電面漆配套，成功應用于多個大型石油儲罐內壁的防靜電和防腐蝕。

       ２.5　水性無機富鋅涂料與環(huán)氧富鋅涂料的性能對比

　　分別用水性無機富鋅底漆、環(huán)氧富鋅涂料作為底漆，與環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆配套制板，樣板防腐蝕配套體系見表4。

　　樣板養(yǎng)護合格后，進行耐介質、耐鹽霧、耐候性能測試，結果見表5。

　　從表５可以看出，水性無機富鋅涂料的防腐蝕性能優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂料，尤其適用于大型工程、鋼結構橋梁、海洋工程等重防腐領域。

　　本公司的水性無機富鋅涂料與環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆、氟碳面漆配套用于大型鋼結構、鐵道橋梁、沿海風力發(fā)電塔筒的防腐涂裝，具有良好的防腐蝕效果。

       ３　結語

　　本試驗用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備的水性無機富鋅涂料，與環(huán)氧富鋅涂料進行性能對比，耐鹽霧性能遠好于環(huán)氧富鋅涂料，在重防腐領域應用效果良好。