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涂料技术 | 无机硅酸锌涂料

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无机硅酸锌涂料特性

无机锌(IOZ)涂料含有金属锌颜料和硅酸盐粘结剂。IOZ涂料的重要功能是为钢质材料提供良好的阴极保护。无机锌涂层粘合剂具有导电性,它能提供比有机富锌涂料更好的阴极保护。

阴极保护机理

硅酸盐粘合剂可分为以下两类: 溶剂型(例如,硅酸乙酯) 、 水溶型(例如,碱金属硅酸盐)。

适用区域

非常耐用的涂层可被指定为底漆,也可能为面漆。使用无机锌涂层系统的典型方法随环境暴露和结构类型而不同。

一个不包括任何面漆的无机锌涂层的涂层通常用于储罐衬里、中性环境的结构钢和海洋大气的结构。有单层面漆的无机锌涂层用于工业厂房和设施的结构钢。无机锌底漆上的多层涂层是海洋和近海结构的典型涂层系统。

涂层系统的选择不仅涉及到防腐,还涉及外观要求和个人经验或偏好、成本和长期经济评估,包括维护周期。

溶剂型IOZ和水溶型IOZ

溶剂型无机锌涂层和水溶性无机锌涂层的防腐性能水平比较相似。但是,两者在VOC含量、粘合剂技术和覆涂性能方面存在差异。

关键差异在于各自IOZ类别的固化机理。溶剂型IOZ涂层的硅酸乙酯在固化前为有机粘合剂,而水溶性IOZ涂层的碱式硅酸盐为无机粘合剂。溶剂型IOZ涂层需要湿度才能固化,而水溶性IOZ涂层则需要在固化前除去水分。

水溶性IOZ涂层的固化机理涉及湿膜中的水一旦喷涂即挥发。在存在锌的情况下,碱式硅酸盐粘合剂与空气中的二氧化碳反应而固化。上述反应将使与锌离子反应的酸形成硅酸锌聚合物。

对于溶剂型IOZ涂层,硅酸乙酯应预先水解以适当固化。预水解的粘合剂将与水和锌离子反应,生成硅酸锌聚合物和乙醇。乙醇将快速挥发,导致VOC含量升高。成品基质将仅含有无机材料。

溶剂型和水溶性IOZ涂层的固化速度受环境条件(如温度和相对湿度)的影响。溶剂型IOZ涂层固化过程中,最好相对湿度较高,温度较低。水溶性IOZ涂层固化过程中,最好相对湿度较低,温度较高,以便水能够从涂料膜中快速挥发。

优点与限制

无机涂层不受强有机溶剂的影响,能够耐高温(如400℃以上)。另一方面,涂层需要与基材有良好的电接触,因此,通常的做法是喷砂清理至Sa2.5或Sa 3,且粗糙度范围为50-75 μm。

溶剂型无机锌底漆在充分固化后能够覆涂。喷涂面漆前,底漆的固化不充分是涂层系统失效的主要原因。如果底漆在固化之前先进行了面漆处理,则膜将不会形成必要的物理和腐蚀防护性能。然而,通过测试底漆的硬度和/或溶剂溶解性来确定面漆前的固化程度,因此容易避免此情况。

根据ASTM D 4752的耐溶剂性测试(称为甲基乙基酮(MEK)摩擦测试)和硬币试验可测定面漆前溶剂型无机锌涂料的固化程度。可以使用根据AS/NZS 3750.15进行的水溶性测试和硬币测试来测定水溶性无机锌涂层的固化程度。

由于粘合剂的碱性较强,水溶性无机锌涂层比溶剂型无机锌涂层更难以重涂。高pH值将导致下一层涂层的粘合失效,并导致面漆的渗透性起泡。即使在确认固化后,较高的pH值也不易降低。但是,使用水溶性良好的无机锌底漆而没有任何面漆的情况下,可形成极好的防腐性。

水溶性和溶剂型IOZ底漆均多孔,导致液体和空气进入膜。这将导致下一层气泡,最终产生针孔。可以通过雾涂层技术或使用粘结层来避免此情况。

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