江 濤 （中遠(yuǎn)關(guān)西涂料化工有限公司，上海 201512）

0 引言

由于無機(jī)富鋅涂料在防腐、耐化學(xué)品、耐高溫等方面的優(yōu)異性能，其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)重防腐領(lǐng)域。它是一種溶劑型自固化無機(jī)涂料，它以聚硅酸乙酯為原料，經(jīng)水解制成含羥基的高水解度聚硅酸乙酯溶液，配以鋅粉使用，分為兩罐裝。它的成膜機(jī)理復(fù)雜，主要是依靠已水解到一定程度的硅酸酯吸收空氣中的水分，繼續(xù)發(fā)生水解反應(yīng)，自身產(chǎn)生縮聚，并同時(shí)與鋅及鋼鐵反應(yīng)生成復(fù)合鹽類，即干燥的同時(shí)通過化學(xué)反應(yīng)與鋼材表面牢固結(jié)合，無機(jī)富鋅涂料的成膜機(jī)理見圖1。

圖1 無機(jī)富鋅涂料的成膜機(jī)理Figure 1 Film-forming mechanism of inorganic zinc-rich coatings

下文重點(diǎn)介紹了無機(jī)富鋅涂料的施工方法和注意事項(xiàng)。

1 無機(jī)富鋅涂料施工工藝

無機(jī)富鋅涂料的基本施工流程圖見圖2。

圖2 無機(jī)富鋅涂料的基本施工流程圖Figure 2 Basic construction flow chart of the inorganic zinc-rich coatings

噴涂施工參數(shù)見表1。

表1 噴涂施工參數(shù)Table 1 Parameters of spraying process

表1中施工參數(shù)僅為參考，實(shí)際施工中還需要根據(jù)管路長度和氣源氣壓的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。施工時(shí)需注意以下3點(diǎn)：

（1）施工中應(yīng)避免涂膜過厚，特別是交角、邊棱等特殊部位，這樣可有效防止漆膜開裂。

（2）由于無機(jī)富鋅成膜機(jī)理特殊，盡量一次噴涂達(dá)到所需膜厚要求，如需補(bǔ)槍，則在10 min內(nèi)完成。

（3）對(duì)特殊型材和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底材要掌握噴涂手法，選用小口徑的噴嘴，在噴涂過程中可結(jié)合毛刷來抹平小范圍的流掛。

2 施工環(huán)境和漆膜固化

無機(jī)富鋅涂料最佳施工環(huán)境溫度為5～30 ℃，相對(duì)濕度為40 %～80 %。一般要求鋼板溫度應(yīng)高于露點(diǎn)溫度3 ℃以上時(shí)才能進(jìn)行施工，當(dāng)溫度低于0 ℃時(shí)施工，鋼材表面的微量結(jié)冰可能會(huì)影響漆膜附著力；當(dāng)溫度超過40 ℃時(shí)施工，則會(huì)出現(xiàn)溶劑揮發(fā)過快的問題。

無機(jī)富鋅涂料靠與空氣中的水分反應(yīng)成膜，這就要求空氣中保證一定的濕度，在低溫和低濕環(huán)境下漆膜的固化時(shí)間會(huì)延長。低于65 %的濕度環(huán)境不利于漆膜的固化。在80 μm的標(biāo)準(zhǔn)膜厚下，相對(duì)濕度65 %～75 %，環(huán)境溫度為20 ℃時(shí)，漆膜固化時(shí)間約為2 d。

中遠(yuǎn)關(guān)西SD ZINC 2000無機(jī)富鋅涂料中含特種吸水劑，在30 %低濕度的條件下，仍然可以靠自身吸水成膜，提高了施工適應(yīng)性，較適宜北方氣候干燥條件下的施工。SD ZINC 2000干燥測試結(jié)果見表2。

表2 SD ZINC 2000干燥測試結(jié)果Table 2 Drying test results of SD ZINC 2000

現(xiàn)場可以用以下方法來測試漆膜的固化程度：

（1）用硬幣刮擦漆膜，如果僅有少量的鋅粉刮下，同時(shí)擦刮面漆膜閃亮，則說明固化已經(jīng)完成。

（2）采用甲乙酮擦拭法，可參考ASTM D 4752—2003。

在工件表面噴灑清水可以提高濕度，加快漆膜固化，但是正常情況下不推薦采用此法，除非施工現(xiàn)場的環(huán)境條件已經(jīng)嚴(yán)重影響了漆膜的干燥，并且無法通過其它方法進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，才可以使用灑水的工藝。

3 無機(jī)富鋅涂料性能的影響因素

3.1 貯存期的影響

無機(jī)富鋅涂料的液體組分通常顯酸性，且易與鐵發(fā)生反應(yīng)，所以一般采用塑料桶或內(nèi)襯塑料的鐵桶包裝。通常其保質(zhì)期在3～6個(gè)月，這是因?yàn)榧词乖诜忾]的條件下，聚硅酸乙酯仍然會(huì)以一定速度進(jìn)行水解。以60 %水解度的聚硅酸乙酯為例，在不同貯存時(shí)間下無機(jī)富鋅涂料的防腐蝕效果見表3。

表3 在不同貯存時(shí)間下無機(jī)富鋅涂料的防腐蝕效果aTable 3 Anti-corrosion effect of inorganic zinc-rich coatings under different storage time

溫度升高和包裝破損都會(huì)加快聚硅酸乙酯溶液的水解速度，隨著聚合度的提高，干燥性加快，但抗開裂性和防腐性能明顯降低，造成產(chǎn)品性能下降甚至變質(zhì)。實(shí)際使用中庫存產(chǎn)品要本著“先進(jìn)先出、先到先用”的原則進(jìn)行管理。盡量避免陽光直曬，露天存放時(shí)建議加以遮蓋。

3.2 底材處理的影響

由于無機(jī)富鋅涂料成膜機(jī)理的特殊性，必須對(duì)底材進(jìn)行徹底的噴砂，如果底材處理不徹底，留有氧化鐵或其他殘留物，將會(huì)極大地影響化學(xué)鍵的生成，從而影響附著力。同時(shí)，粗糙度也是非常重要的，以無機(jī)富鋅涂料（80 μm）+環(huán)氧厚漿涂料（150 μm）配套為例，底材粗糙度對(duì)成膜的影響見表4。

表4 底材粗糙度對(duì)成膜的影響Table 4 Effect of substrate roughness on film-forming

綜上，在噴砂前進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的處理很有必要，包括焊縫的打磨光順、咬邊氣孔的補(bǔ)焊打磨、飛濺的鏟除打磨以及銳邊的倒角等。為了達(dá)到理想的涂裝效果，底材的除銹等級(jí)必須達(dá)到瑞典標(biāo)準(zhǔn)SIS Sa 2.5級(jí)（非常徹底的噴砂除銹，表面應(yīng)無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質(zhì)，殘留物痕跡僅顯示點(diǎn)狀或條紋狀的輕微色斑）；同時(shí)要求經(jīng)噴砂除銹的底材表面粗糙度均勻，粗糙度范圍為50～80 μm。粗糙度不足會(huì)影響漆膜附著力，增加漆膜出現(xiàn)龜裂的可能性。

打砂介質(zhì)宜使用鋼砂（粒度0.2～1.2 mm）或硅酸鋁（粒度0.4～1.8 mm）。打砂時(shí)噴槍口的壓力要求在0.6～0.7 MPa，打砂結(jié)束后立即進(jìn)行真空吸塵清潔表面，可以使用鐵刷去除難以吸走的砂粒。

3.3 油漆調(diào)配順序的影響

通常情況下，無機(jī)富鋅涂料分為兩罐裝，A組分為粉狀，B組分固化劑為液體。由于鋅粉相對(duì)密度較大，難以在手動(dòng)條件下充分混合，所以建議施工方采用氣動(dòng)混合，具體做法是在桶中先加入固化劑液體，然后邊攪拌邊加入主劑鋅粉，在噴涂過程中為防止鋅粉沉降，應(yīng)持續(xù)予以攪拌。兩組分混合后攪拌一段時(shí)間（15 min）再進(jìn)行施工是非常有必要的，這樣鋅粉和固化劑能充分地混合潤濕，有利于噴涂的均勻性和連續(xù)性。

3.4 避免漆膜開裂的措施

漆膜開裂主要是由于漆膜在干燥和固化時(shí)收縮而形成的，這種現(xiàn)象又被俗稱為“泥裂”。產(chǎn)生漆膜開裂的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）漆膜噴涂過厚，一般而言無機(jī)富鋅涂料的膜厚在120 μm以上時(shí)，出現(xiàn)開裂的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)加大；

（2）底材粗糙度過低，尤其在焊道上，往往會(huì)出現(xiàn)粗糙度不足的問題；

（3）相對(duì)濕度高而同時(shí)通風(fēng)條件又太差時(shí)，漆膜表層固化太快，會(huì)導(dǎo)致漆膜開裂。同樣，如果噴水量過多也容易出現(xiàn)這樣的問題；

（4）產(chǎn)品超過了保質(zhì)期，或產(chǎn)品存放在不合適的環(huán)境中，例如陽光直曬、高溫、高濕等。

控制好以上幾點(diǎn)，就基本可以避免漆膜開裂問題的出現(xiàn)。

4 覆涂和修補(bǔ)

推薦的覆涂間隔：48 h（溫度20 ℃，濕度65 %）。

由于無機(jī)富鋅漆膜的鋅含量很高，剛施工時(shí)它是一種多孔狀結(jié)構(gòu)。如果經(jīng)過幾個(gè)月的室外固化，鋅會(huì)和大氣中的二氧化碳及水分發(fā)生反應(yīng)生成鋅鹽，漆膜中的孔隙會(huì)逐漸被鋅鹽填充而變得致密。但是，根據(jù)施工周期的要求，必須在多孔情況下進(jìn)行覆涂，因此無機(jī)富鋅涂料在進(jìn)行覆涂時(shí)總是存在起泡的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然涂裝后暴露的時(shí)間越長，出現(xiàn)起泡風(fēng)險(xiǎn)的可能性就會(huì)越低。

起泡的主要原因是涂裝時(shí)無機(jī)富鋅漆膜中的空氣受到滲入漆液的擠壓以氣泡的形態(tài)從多孔表面穿出而形成的。一般情況下肉眼清晰可見的完整起泡或針孔是不可接受的，需要進(jìn)行修補(bǔ)。

要避免或減少起泡問題，需注意以下4個(gè)要點(diǎn)：

（1）控制好無機(jī)富鋅涂料的涂裝質(zhì)量，力爭獲得均勻合理的膜厚；

（2）氣溫較高時(shí)，可能需要加入更多的稀釋劑，避免干噴；

（3）通常在逐步降溫的條件下施工可以減少氣泡的發(fā)生，例如傍晚時(shí)刻；

（4）盡量延長涂裝間隔時(shí)間。

當(dāng)然，如果不能進(jìn)行長時(shí)間固化養(yǎng)護(hù)，那么先進(jìn)行薄霧涂層的施工（噴涂封閉漆），然后再以正常兌稀率噴涂下道油漆，是解決起泡問題最有效可行的手段。

噴涂封閉漆的方法：一般采用下道油漆先兌稀20 %～50 %（視下道油漆黏度而定，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），封閉漆的膜厚不易過薄，否則不能起到良好的封閉效果；封閉漆也不宜過厚，否則氣泡不易排出，通常封閉漆膜厚控制在25～50 μm即可。進(jìn)行下道油漆施工時(shí)需注意涂裝間隔，待封閉漆干燥后方可進(jìn)行，否則下道油漆會(huì)將封閉漆溶解，重新產(chǎn)生針孔、氣泡問題。

施工過程中如果需要進(jìn)行修補(bǔ)，最好避免使用無機(jī)富鋅涂料作為修補(bǔ)底漆，因?yàn)闊o機(jī)富鋅涂料無法在修補(bǔ)邊緣的有機(jī)涂層上產(chǎn)生良好的附著力。解決的方法是使用環(huán)氧富鋅涂料作為修補(bǔ)底漆。

5 結(jié)語

以上針對(duì)無機(jī)富鋅涂料施工過程中各節(jié)點(diǎn)需注意的事項(xiàng)進(jìn)行了逐一分析、總結(jié)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，無機(jī)富鋅涂料廣泛用于大型橋梁、儲(chǔ)罐、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，相信良好的施工工藝對(duì)提高無機(jī)富鋅涂料的性能將起到非常重要的作用，也希望本研究對(duì)從事相關(guān)行業(yè)的讀者能有所幫助。