金屬防腐涂層對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性機理分析
防腐涂層對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性是指化學(xué)上既不被介質(zhì)分解,也不與介質(zhì)發(fā)生有害的反應(yīng);物理上不被介質(zhì)溶解或溶脹。
大多數(shù)防腐蝕涂層只用于中性至微堿性的含水介質(zhì)和極性較低的有機溶劑中。經(jīng)過加強和加厚的涂層體系,也有能長期耐強腐蝕介質(zhì)作用的。
一 水
水是最常遇到的腐蝕介質(zhì),除了其本身對于高聚物有水解和滲透破壞作用,還與存在的其他物質(zhì)起協(xié)同破壞作用。
水對涂層的滲透認(rèn)為是通過吸附、溶解、擴散、毛細管吸引的過程。
吸附和溶解與作為漆基的高聚物中所含的極性基團和可溶性成分有關(guān);擴散和毛細管吸引與聚合物鏈節(jié)的活動性、涂層的孔度以及浸出孔度有關(guān)。
可溶性成分包括小分子單體、滯留溶劑、外來污染物以及高聚物的降解物。涂層的孔度包括涂層的針孔以及高聚物分子之間和大分子內(nèi)部存在的氣孔。其中,針孔來自不理想施工,而氣孔決定于高聚物的分子結(jié)構(gòu)、交聯(lián)密度和排列狀態(tài)等,是涂層固有的。
因此,涂層的滲透不可能絕對的避免。
提高涂層對水介質(zhì)的抗?jié)B透性,除了高聚物類型的選擇、減少極性物質(zhì)的含量、提升涂裝質(zhì)量外,顏料的應(yīng)用也有很大影響。
顏料的品種、用量、分散度和粒子的幾何形狀都會對漆膜的抗水滲透性有很大影響。
當(dāng)涂層中顏料少于臨界顏料體積濃度(CPVC)時,水通過顏料粒子之間的基料滲透;大于此濃度時,便會更快的通過顏料粒子之間的空隙擴散。
惰性的片狀顏料在涂層中起著擋板的作用,可以延緩水分對漆膜的滲透。
二 酸
無機酸對涂層的作用主要是使涂層中高聚物的某些極性基團水解,在雙鍵處發(fā)生加成反應(yīng)和異構(gòu)化,還能溶解和分解涂層中的顏料和添加劑,最終使涂層失去保護作用。
有機酸由于對高聚物還有溶脹和溶解作用而加速有害反應(yīng)的進行,使侵蝕作用更為強烈。
三 堿
堿溶液的作用主要是水解,并與高聚物中的酸性基團成鹽,使涂層更加親水,甚至泡脹軟化。
四 鹽
鹽溶液的破壞在于增大了離子濃度,而離子的滲透引起涂層電阻下降,有些離子——如氯離子和硫酸根離子,還會在漆膜底部干擾緩蝕顏料的作用,促進涂層下金屬腐蝕。
從耐腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性來看,碳鏈高聚物比雜鏈高聚物要好;碳鏈上的氫原子被氟、氯原子取代(如氟樹脂)更好;飽和度高、極性小的比含有雙鍵的極性基團多的要好。