惡劣環境下鋼結構工業建筑中水性環氧樹脂防腐蝕涂料研究

張 霞(酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000)

1 前 言

目前鋼結構建筑在工業廠房建筑中被廣泛應用。但鋼材不耐腐蝕的缺點是其所面臨的突出問題，如不重視環境并采取必要防護措施，必將加速銹蝕速度，如果忽視日常的維護保養同樣會發生由于嚴重銹蝕而引起承重構件喪失承載能力，造成鋼結構建筑的安全使用隱患[1]。

涂料防腐技術成本低、工藝簡單，在鋼結構建筑中得到廣泛應用[2]。與溶劑型涂料相比，水性環氧樹脂防腐蝕涂料符合環保要求，具有較好的發展前景。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行相應的配方設計[3]。

2 鋼結構工業建筑的腐蝕環境和涂料防腐蝕性能要求分析

鋼材在不同環境中的腐蝕破壞程度隨環境介質和環境因素的不同而存在很大差別，準確評價和描述環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。鋼結構工業建筑的使用環境在城市的工業大氣中，腐蝕環境因素包括氣象因素和大氣腐蝕性介質，氣象因素有溫度(含最高、最低)、濕度、日照時數、降雪、降雨、結露、風向、風速等，大氣中的腐蝕性介質主要有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的共同作用常常加重了鋼結構工業建筑的腐蝕破壞程度，使得其介質腐蝕等級增高。

同時有些工業生產過程中的工藝介質及成品，例如飽和鹽水、濕氯氣、燒堿、鹽酸及硫酸等均具有極強的化學腐蝕性，使得其鋼結構建筑的使用環境存在著腐蝕介質多、腐蝕介質分布廣的特點，在此惡劣的環境下的鋼結構工業建筑對防腐蝕涂料體系的耐化學性能就有較高的要求。

3 涂層體系底漆配方研制

3.1 底漆組分的設計

底漆是涂層的基礎，是涂層防腐蝕的主要組成，它直接作用在鋼結構工業建筑構件基體表面，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微的不平整的結構中。根據本文設計的涂料使用環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。

環氧樹脂固化成膜后漆膜分子結構較為緊密，對化學介質有較好的穩定性。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)和環氧氯丙烷縮合反應制備。國產樹脂牌號有E-55、E-51、E-44、E-20等，E-55、E-51、E-44相對分子質量較低，環氧值約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氧涂料。Novolac環氧是由苯酚或鄰甲酚甲醛縮合物與環氧氯丙烷反應制成，國產牌號有F-51、F-44、F-46等，環氧值約0.40-0.55eq/100g，它的主要特點是成膜時交聯密度高，耐化學品性能優良，但漆膜硬度太高，脆性大，比較適宜于制造粉末涂料[4]。所以本設計選用雙酚A型E-44環氧樹脂作為底漆的成膜物質。

表1 水性環氧樹脂防腐底漆配方

表2 底漆常規性能的主要技術指標和實驗結果

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

3.2 底漆組分含量的設計

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

4 底漆性能測試實驗

對涂層進行常規性能測試和耐化學試劑性能測試。

常規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。

耐化學試劑性能測試主要是對涂層的耐酸性、耐堿性、耐鹽水性進行了測試。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，凡試樣表面出現銹點、鼓泡或滲黃色現象均為涂層實效，其防腐蝕性能采用涂層實效前的浸泡時間來表示。

5 底漆性能測試結果分析

5.1 常規性能測試結果

常規性能測試結果見表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。

測試結果如表3所示。

6 結 語

表3 底漆耐鹽水性能測試結果

由實驗測試結果可知，針對鋼結構工業建筑的特殊腐蝕環境和防腐蝕要求，根據水性環氧防腐蝕涂料的防腐蝕機理設計的水性環氧防腐蝕涂料底漆配方，各項指標均滿足并高于指標要求，完全能滿足現場的要求，有助于提高鋼結構工業建筑的防腐蝕效果。

[1]陳祿如.中國鋼結構的發展和問題[J].鋼結構，1996，11(31):3-6.

[2]張啟富，郝曉東.鋼結構腐蝕防護現狀和發展[J].建筑鋼結構，2006，9(31):21-26.

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

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

[5]桂林.環氧樹脂與環氧涂料[M].北京:化學工業出版社，2003.