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磷化底漆作用机理及其配方

来源:未知 作者:admin 时间:2020-01-10 点击:
导读:概述了磷化底漆的发展历程,阐述了磷化底漆的作用机理,给出了典型磷化底漆的基础配方,并对各配方及磷化底漆的特点进行了分析。
磷化底漆作用机理及其配方
华东旭1,徐钦政2
(1.河南神马尼龙化工有限责任公司,河南平顶山467013;2.索尔维投资有限公司,上海201100 )

0 引言
磷化底漆是美国Bakelite 于20 世纪40 年代开发出的高效金属表面处理剂,也被称为洗涤底漆。磷化底漆所形成的薄膜(10~15 μm)牢固附着在金属表面,能对钢铁及有色金属起到磷化和钝化的作用,广泛用于钢铁及有色金属的增强防锈,尤其适宜海洋、湿热地区等处的设备和结构的保护。对大型构件可代替磷化处理。但一般来讲,它不能代替底漆,应涂其他底漆或防锈漆才能有较好的效果。该漆作为有色及黑色金属底层的防锈涂料,能代替钢铁的磷化处理,可增加有机涂层和金属表面的附着力,防止锈蚀,延长有机涂层的使用寿命。适用于各种船舶、桥梁、水槽、管道、码头、浮筒、仪表及其他各种金属构件和器材表面的涂装。

自20 世纪80 年代国内开始引进具有国际先进水平的英国海顿(Haden)公司的磷化底漆技术,现行磷化底漆为中航北京航材院研制的XF06-2 磷化底漆及天津油漆厂研制的X06-1 乙烯磷化底漆, 而XF06-2的耐水性要明显优于X06-1 乙烯磷化底漆。随后的应用工艺研究也表明,以XF06-2 为磷化底漆,以H06-1010h 环氧漆为中间底漆,在XF06-2 常温干燥4 h 或60 ℃ 烘3 h 后再涂H06-10l2 h 环氧底漆, 最终的涂层系统性能满足了技术要求,逐渐成为现行磷化底漆工艺。

1 磷化底漆的作用机理
磷化底漆在20 世纪40 年代开始开发, 对其作用机理的研究也在不断地进行。Rosenbloom H 认为该漆先与金属反应,生成无机盐膜,在无机盐膜上再沉积有机膜。Kruger J 和Bloom M 认为磷酸与半缩醛互相反应生成的酸性磷酸酯与金属底材反应而成膜,但Maller C 否定此成膜机理。现在一般的观点认为,磷化底漆与基材反应,产生了化学键结合,形成了磷酸盐和铬酸盐,同时磷酸与四盐基锌黄反应,生成铬酸,铬酸氧化漆中所含的伯醇成醛,而自身还原成三价铬盐及铬磷酸盐。Cr3+的络合能力很强,能与聚乙烯缩丁醛中的羟基络合,沉积在底材表面的磷酸盐和铬酸盐无机层之上。原可溶于醇类的聚乙烯缩丁醛膜,经Cr3+络合,成为耐水、不溶于醇的黄色半透明漆膜。

简而言之,磷化底漆的主要成膜物是由聚乙烯醇缩丁醛树脂、锌铬黄及助剂组成。以醇类为溶剂,以磷酸为处理液,通常为双液型(也有单罐装,但防锈效果较差)。磷酸与四碱式锌黄反应,能产生和一般化学磷化处理相似的无机磷酸盐覆盖膜,同时金属表面在铬酸盐的作用下被钝化,化学稳定性明显增强,而聚乙烯醇缩丁醛树脂转变为不溶性物质,堵塞了底材的空隙,形成附着力牢固的封闭层,完整地保护了金属。
磷化底漆作为金属的表面防蚀涂料,完全能够代替磷化处理工艺,能代替钢铁的磷化处理,可增加有机涂层和金属表面的附着力,防止锈蚀,延长有机涂层的使用寿命[1]。施工简单,干燥快速,且具有较好的混溶性,应用前景广阔,值得注意的是,磷化底漆并不能作为单独的底漆使用,在涂底漆之前预涂一层极薄的膜,以增强底漆附着力和防锈能力,兼具磷化和钝化的双重作用以延长表面涂层的使用寿命。在涂装磷化底漆后仍需涂装底漆打底。本文着重论述几种磷化底漆的配方及其性能特点。

2 磷化基础配方及性能
双组分磷化底漆由组分A(漆液)和组分B(磷化液)按固定的比例配套使用。在使用时将组分B 磷化液搅拌加入到漆液中去(搅拌不均匀会在磷化底漆周围形成冻胶),混合后须在8 h 内用完。8 h 后混合漆液虽不发生胶凝, 但往往已丧失其性能特点。(普通型)磷化底漆的基础配方见表1。
(普通型)磷化底漆的基础配方
(普通型)磷化底漆的基础配方
四碱式锌黄是最普通的品种,主要应用于黑色金属(钢、铁、铸铁),还有用铅铬黄的,只限于钢铁表面,不能加温干燥(包括上层漆亦不能烘干)。对盐类稀溶液的防腐蚀性能不如四碱式锌黄,但在淡水及高湿度的状态下,则效果比四碱式锌黄好。双组分铅铬黄磷化底漆基础配方见表2。
采用铅铬黄的双组分磷化底漆基础配方
单组份磷化底漆基础配方见表3。
单组份磷化底漆基础配方
磷化底漆一般用石球球磨生产。颜料分散的愈好,底漆的功效愈佳。磷化底漆虽然不能使金属钝化和形成磷酸盐覆盖膜,但因整个漆很薄,易为气体或液体所渗透,因此涂磷化底漆后必须接着涂普通底漆和面漆,不然金属仍易发生腐蚀。单、双组分的磷化底漆各有特点,双组份适用期较长单组分反之,其磷化效果相当,为保障施工效率,施工人员可根据实际情况加以选择。

3 磷化底漆的特点
(1) 使用简便,只要具备一般喷涂工具和场所,都可以喷涂磷化底漆;
(2)成膜性好,干燥快,一般喷涂涂膜厚度在5~10μm,干燥1 h 就可以喷涂底漆;
(3) 在铝表面具有优良的附着力,为下一层提供很好的涂漆层表面。在其他金属表面也有很好的附着力;
(4)磷化底漆层具有一定防腐蚀性能,在喷涂底面漆浅具有临时防护能力;
(5)由于磷化底漆采用一般喷涂设备即可喷涂,因而施工时人力、工时和能源的消耗都很小;
(6)用一般脱漆剂即可去除磷化底漆的旧涂层,清除涂层无污染;
(7)在铆钉头和连接部位的缝隙处无铬酸盐或水残留,避免了在使用中易产生腐蚀的因素。

4 结语
磷化膜由粗晶厚膜向微晶薄膜型转变,常、低温磷化已经成为目前研究最活跃的领域,促进剂由单一促进剂向多组分加速剂发展,表面调整也成为国际公认的处理方法。磷化处理正朝着低成本、低能耗、低毒、无污染、磷化膜均匀致密、膜薄且耐蚀性能好的方向发展。同时超声波磷化技术等一系列新兴技术也正在日趋成熟。

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