張 霞(酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 735000)

1 前 言

目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在工業(yè)廠房建筑中被廣泛應(yīng)用。但鋼材不耐腐蝕的缺點是其所面臨的突出問題，如不重視環(huán)境并采取必要防護(hù)措施，必將加速銹蝕速度，如果忽視日常的維護(hù)保養(yǎng)同樣會發(fā)生由于嚴(yán)重銹蝕而引起承重構(gòu)件喪失承載能力，造成鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全使用隱患[1]。

涂料防腐技術(shù)成本低、工藝簡單，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用[2]。與溶劑型涂料相比，水性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料符合環(huán)保要求，具有較好的發(fā)展前景。但要提高涂料的防腐蝕效果必須針對不同的防腐蝕要求進(jìn)行相應(yīng)的配方設(shè)計[3]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的腐蝕環(huán)境和涂料防腐蝕性能要求分析

鋼材在不同環(huán)境中的腐蝕破壞程度隨環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境因素的不同而存在很大差別，準(zhǔn)確評價和描述環(huán)境的腐蝕行為是正確選取涂料和提高涂層使用壽命的重要保證。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的使用環(huán)境在城市的工業(yè)大氣中，腐蝕環(huán)境因素包括氣象因素和大氣腐蝕性介質(zhì)，氣象因素有溫度(含最高、最低)、濕度、日照時數(shù)、降雪、降雨、結(jié)露、風(fēng)向、風(fēng)速等，大氣中的腐蝕性介質(zhì)主要有SO2、H2S、NO2、NH3及雨水中的PH值、SO2-4、Cl-和降塵等。而氣象因素和大氣腐蝕性介質(zhì)的共同作用常常加重了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的腐蝕破壞程度，使得其介質(zhì)腐蝕等級增高。

同時有些工業(yè)生產(chǎn)過程中的工藝介質(zhì)及成品，例如飽和鹽水、濕氯氣、燒堿、鹽酸及硫酸等均具有極強(qiáng)的化學(xué)腐蝕性，使得其鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用環(huán)境存在著腐蝕介質(zhì)多、腐蝕介質(zhì)分布廣的特點，在此惡劣的環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑對防腐蝕涂料體系的耐化學(xué)性能就有較高的要求。

3 涂層體系底漆配方研制

3.1 底漆組分的設(shè)計

底漆是涂層的基礎(chǔ)，是涂層防腐蝕的主要組成，它直接作用在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑構(gòu)件基體表面，對金屬基體要有很好的附著力，黏度不能太高，以便于涂料容易布滿和滲透到金屬表面細(xì)微的不平整的結(jié)構(gòu)中。根據(jù)本文設(shè)計的涂料使用環(huán)境對涂料性能的要求，底漆中要有耐堿性成分，要有很好的屏蔽作用，減少水、離子、氧的滲透，才能起到防腐蝕作用。

環(huán)氧樹脂固化成膜后漆膜分子結(jié)構(gòu)較為緊密，對化學(xué)介質(zhì)有較好的穩(wěn)定性。雖然在太陽光紫外線照射下涂膜容易失光和粉化，但它可以作為底漆使用。

雙酚A環(huán)氧樹脂是由雙酚A(2分子苯酚和1分子甲醛的縮合物)和環(huán)氧氯丙烷縮合反應(yīng)制備。國產(chǎn)樹脂牌號有E-55、E-51、E-44、E-20等，E-55、E-51、E-44相對分子質(zhì)量較低，環(huán)氧值約0.41-0.55eq/100g，軟化點較低，溶解性好，黏度低，適合配制無溶劑或高固體份環(huán)氧涂料。Novolac環(huán)氧是由苯酚或鄰甲酚甲醛縮合物與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制成，國產(chǎn)牌號有F-51、F-44、F-46等，環(huán)氧值約0.40-0.55eq/100g，它的主要特點是成膜時交聯(lián)密度高，耐化學(xué)品性能優(yōu)良，但漆膜硬度太高，脆性大，比較適宜于制造粉末涂料[4]。所以本設(shè)計選用雙酚A型E-44環(huán)氧樹脂作為底漆的成膜物質(zhì)。

表1 水性環(huán)氧樹脂防腐底漆配方

表2 底漆常規(guī)性能的主要技術(shù)指標(biāo)和實驗結(jié)果

顏料的選擇要根據(jù)防腐涂料的應(yīng)用要求來選[5]。本設(shè)計主要選用磷酸鋅作為防銹顏料。磷酸鋅的防銹機(jī)理在于能在金屬表面和Fe3+形成附著牢固的絡(luò)合物Fe［Zn(PO4)3］沉淀層而抑制陽極反應(yīng)，同時能與涂料中的羥基、羧基絡(luò)合，使顏料－涂料－底材之間形成化學(xué)結(jié)合而提高涂層的附著力和抗?jié)B性。

3.2 底漆組分含量的設(shè)計

根據(jù)前面所述CPVC/PVC對涂料性能影響的理論，設(shè)計配方組成含量如表1所示。

4 底漆性能測試實驗

對涂層進(jìn)行常規(guī)性能測試和耐化學(xué)試劑性能測試。

常規(guī)性能測試主要是對涂層的附著力、柔韌性、硬度等性能的測試。

耐化學(xué)試劑性能測試主要是對涂層的耐酸性、耐堿性、耐鹽水性進(jìn)行了測試。將涂好漆膜的試片樣板三分之二面積浸入室溫下的3%的鹽酸、3%的NaOH溶液、3%的NaCl溶液中，觀察漆膜表面的狀態(tài)變化及腐蝕情況，觀察溶液的色澤、沉淀物或絮狀物的變化。平行試樣3個，凡試樣表面出現(xiàn)銹點、鼓泡或滲黃色現(xiàn)象均為涂層實效，其防腐蝕性能采用涂層實效前的浸泡時間來表示。

5 底漆性能測試結(jié)果分析

5.1 常規(guī)性能測試結(jié)果

常規(guī)性能測試結(jié)果見表2。

5.2 底漆耐鹽水性能測試

將涂膜試片浸入3%的NaCL水溶液中，測試溫度為25℃，每24h觀察其表面，直至有起泡為止。

測試結(jié)果如表3所示。

6 結(jié) 語

表3 底漆耐鹽水性能測試結(jié)果

由實驗測試結(jié)果可知，針對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的特殊腐蝕環(huán)境和防腐蝕要求，根據(jù)水性環(huán)氧防腐蝕涂料的防腐蝕機(jī)理設(shè)計的水性環(huán)氧防腐蝕涂料底漆配方，各項指標(biāo)均滿足并高于指標(biāo)要求，完全能滿足現(xiàn)場的要求，有助于提高鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的防腐蝕效果。

[1]陳祿如.中國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和問題[J].鋼結(jié)構(gòu)，1996，11(31):3-6.

[2]張啟富，郝曉東.鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)現(xiàn)狀和發(fā)展[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)，2006，9(31):21-26.

[3]李榮俊，保耀麟，林紹基.當(dāng)前我國防腐涂裝工程中若干問題的討論[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2008，10(8):34-40.

[4]陳鋌，施雪珍，等.雙組分水性環(huán)氧樹脂涂料[J].高分子通報，2002，(6):63-70.

[5]桂林.環(huán)氧樹脂與環(huán)氧涂料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.