低表面处理带锈富锌涂料及其中涂漆的制备及性能研究

论文摘要

带锈涂料可直接涂刷于存在一定残余锈蚀的钢铁表面,简化了传统涂料涂装前的表面处理程序,大大降低了涂装成本和对环境及施工人员的危害,其防锈性能也优于常规的防腐蚀涂料,目前低表面处理带锈涂料及其配套中涂漆已成为重防腐涂料研究的热点和重点。本文在综述了热镀锌碳钢材料大气腐蚀现状和低表面处理带锈涂料研究进展的基础上,制备了热镀锌钢构用有机转锈剂,并使用上述有机转锈剂制备了集稳定,转化、渗透为一体的多功能低表面处理带锈富锌涂料。针对现有的传统中涂漆不能和带锈涂料形成优异的配套性能的现状,制备了带锈富锌涂料专用的铝锆偶联剂改性环氧铝粉中涂漆。本论文的主要研究工作如下:1、热镀锌钢构用有机转锈液的制备与性能研究。利用扫描电镜（SEM）和能量散射谱（EDS）研究了热镀锌碳钢材料的镀层组织形貌和物象组成成分。采用湿热交替加速腐蚀试验模拟了热镀锌钢材在含有氯化物的大气环境中的腐蚀,采用X射线衍射谱（XRD）分析了腐蚀产物的主要有构成。依据上述研究结果采用正交实验法制备了具有一定磷化、钝化和除油功能的有机转锈剂。采用相关国家标准和方法研究了转锈液的基本物理性能、转锈液处理后金属的防锈性能以及锈转化效率。结果表明有机转锈剂在锈蚀热镀锌表面形成防锈膜层,膜层附着力≦2级,耐CuSO4点滴162 S,3%NaCl溶液浸渍17 h,防锈期50 d,转锈剂的转化效率为0.124 Kg·m-2。2、低表面处理带锈富锌涂料的制备及性能研究。采用环氧树脂E-44作为主要的成膜物质,并掺杂聚乙烯醇缩丁醛树脂、氨基树脂、环氧改性有机硅树脂作为辅助成膜物质;采用锌粉和多种化学防锈颜料组合应用以增强涂料的电化学和化学防锈性能;以第2章制备的有机转锈剂作为转锈组分来制备低表面处理带锈富锌涂料。采用正交实验法考察了成膜物质、电化学防锈颜料锌粉、主化学防锈颜料、有机转锈剂对对涂层的物理机械性能、化学防锈性能、带锈涂装性能以及施涂性能等的影响。制备的低表面处理带锈富锌涂料具有优良的物理机械性能和防锈性能,其硬度达到4 H,耐盐水浸泡60 d不返锈,耐盐雾﹥800 h,施涂性能良好。同时采用盐雾试验考察了转锈剂对带锈涂料在无锈基体上耐蚀性能的影响,当其用量的质量份为6时涂层具有最好的耐腐蚀性能。3、铝锆有机金属偶联剂改性环氧铝粉涂料的制备及性能研究。采用铝锆偶联剂对鳞片状铝粉进行表面改性,将改性后的铝粉用作防锈颜料制备了一种环氧铝粉涂料。EDS和SEM照片显示改性后的铝粉分散性能得到改善,表面斑点状缺陷得到修复,涂层更加平整、致密,物理屏蔽性能提高。研究同时表明经2.5%偶联剂改性的环氧铝粉涂料具有良好的物理机械性能,硬度达到4 H,耐3%盐水浸泡65 d无锈蚀,不起泡。涂层体系在3.5%NaCl溶液中的的电化学阻抗谱（EIS）测试表明,浸泡52 d后未改性的涂层基本上失去了对基体的保护作用,改性涂层的阻抗值仍可达到106Ω·cm2,涂层对基体仍具有一定的保护作用,且当偶联剂的用量为2.5%时环氧铝粉涂层具有最好的防护性能。Tafel曲线测试表明铝锆偶联剂改性后涂层的自腐蚀电流减小,腐蚀速率下降。涂层体系的配套性能测试表明底漆和中涂漆具有良好的相容性,防腐性能,底漆和中涂漆在冷热收缩性、伸张强度等力学变化方面具有较强的适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 热镀锌碳钢材料的腐蚀与防护
• 1.1.1 热镀锌碳钢的应用
• 1.1.2 热镀锌腐蚀机理和腐蚀分类
• 1.1.3 热镀锌的防腐措施
• 1.2 国内外带锈涂料的应用及发展
• 1.2.1 带锈涂料概述
• 1.2.2 带锈涂料国内外研究现状
• 1.2.3 带锈涂料发展趋势
• 1.3 铝粉涂料的研究与应用
• 1.3.1 铝颜料的特性
• 1.3.2 铝粉涂料的应用
• 1.3.3 铝颜料的表面改性手段
• 1.4 铝锆有机金属偶联剂的研究与应用
• 1.4.1 铝锆有机偶联剂的特点
• 1.4.2 铝锆有机金属偶联剂的应用
• 1.5 选题依据及研究内容
• 1.5.1 选题依据
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 热镀锌钢构用有机转锈液的制备与性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 试样的前处理
• 2.2.4 湿热交替加速腐蚀试验
• 2.2.5 有机转锈液正交实验
• 2.2.6 锈蚀试片转化处理
• 2.2.7 有机转锈剂及转化膜基本性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 热镀锌层组织与成分分析
• 2.3.2 热镀锌表面腐蚀产物分析
• 2.3.3 有机转锈剂转锈防锈性能研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 低表面处理带锈富锌涂料的制备及性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 低表面处理带锈富锌涂料正交实验
• 3.2.4 带锈富锌涂料的制备工艺
• 3.2.5 带锈富锌涂层试样的制备
• 3.2.6 低表面处理带锈富锌涂料性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 低表面处理带锈富锌涂料物理机械性能研究
• 3.3.2 低表面处理带锈富锌涂料带锈涂装性能研究
• 3.3.3 带锈富锌涂料正交实验结果
• 3.3.4 转锈剂对带锈涂料在无锈基体上的防腐性能影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 铝锆有机金属偶联剂改性环氧铝粉涂料的制备及性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 鳞片状铝粉表面改性
• 4.2.4 环氧铝粉涂层的制备
• 4.2.5 涂料基本性能测试
• 4.2.6 电化学交流阻抗测试
• 4.2.7 Tafel 曲线测试
• 4.2.8 底漆、中涂漆配套性能检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 铝锆偶联剂的FT-IR 分析
• 4.3.2 改性鳞片状铝粉的特征
• 4.3.3 颜料体积浓度及铝粉的用量
• 4.3.4 涂膜物理屏蔽遮盖性能
• 4.3.5 涂料基本性能
• 4.3.6 偶联剂改性对涂层腐蚀电化学性能的影响
• 4.3.7 底漆与中涂漆的配套性能研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢