金屬防腐涂層對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性機(jī)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(jī)溶劑中。經(jīng)過加強(qiáng)和加厚的涂層體系,也有能長期耐強(qiáng)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(kuò)散、毛細(xì)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(tuán)和可溶性成分有關(guān);擴(kuò)散和毛細(xì)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(kuò)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(jī)酸對涂層的作用主要是使涂層中高聚物的某些極性基團(tuán)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(hù)作用。
有機(jī)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(jìn)行,使侵蝕作用更為強(qiáng)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(tuán)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(jìn)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(tuán)多的要好。