技术文稿 | ES150钢构闪锈抑制剂的研究

钢铁的闪蚀是水性底漆和直接用于金属的涂料体系的重要问题，通过对腐蚀理论的研究及大量的实验，开发出一款能有效解决钢构涂料闪蚀问题的闪锈抑制剂ES150。ES150含有的强极性基团吸附于铁质金属表面，非极性链段组成疏水膜，把金属表面和腐蚀介质隔开，因此不仅能抑制闪蚀，而且可以增强漆膜耐水、耐盐雾性能。

1、概述

涂料是随高分子材料工业发展起来的现代工业门类，目前我国涂料行业发展迅速。涂料所保护的对象金属材料，主要是钢铁、铝、铜及其合金，其中钢铁的用量.大，因此针对其腐蚀所做的研究也.多。随着环保意识的提升，水性涂料的研究也非常活跃。由于水的存在，钢铁的闪蚀已经成为水性底漆和直接用于金属的涂料体系的重要问题。^[1]

钢铁闪蚀的主要形式是电化学腐蚀，电化学腐蚀的根本原因是材料表面及其内部形成了微观电池和宏观电池。由于金属及合金表面层物理化学性质的微观不均匀性，形成了无数微观腐蚀电池。电极电位低的区域是阳极区，发生铁的氧化反应；电极电位较高的区域是阴极区，发生氧的还原反应；阳极区产生电子，阴极区消耗电子，导致金属的腐蚀^[2]。腐蚀是吉布斯自由能减小的过程，也就意味着腐蚀是个自发过程，而且由于闪蚀产生的铁氧化物疏松，不能抑制进一步腐蚀，如果不进行保护处理，将会导致铁质基材蚀穿，丧失其原本应具有的结构承载力。
图1-1 钢铁生锈电化学过程示意图

闪蚀产生的三要素，水、电解质、氧气。水既能提供为电化学腐蚀创造条件，也能参与到铁锈的生成。电解质主要指水溶液中的各种阴阳离子，Ca²⁺，S0₄²-，Mg²⁺，Cl^-等，一般阳离子对腐蚀影响不大，多数阴离子会加速腐蚀，电解质本身不参与到铁锈的产生过程，但是提供了电子通道，会加速电化学腐蚀过程。金属在水中发生氧去极化腐蚀，所以水中溶解氧是影响腐蚀的.主要因素。

我们通过对腐蚀理论的研究及大量的实验，开发出一款能有效解决钢构涂料闪蚀问题的闪锈抑制剂ES150。ES150含有的强极性基团吸附于铁质金属表面，非极性链段组成疏水膜，把金属表面和腐蚀介质隔开，因此不仅能抑制闪蚀，而且可以增强漆膜耐水、耐盐雾性能。

图1-2 ES150作用模型

2、试验部分
2.1 闪锈抑制性能的测试

基材：马口铁、冷轧钢、铸铁、焊板，200目至800目逐级打磨吹干。

测试配方：丙烯酸乳液85%、水5%、成膜助剂10%、ES150闪锈抑制剂适量

涂装工艺：带气喷涂

干燥工艺：室温自干

测试环境：室温23℃~27℃，相对湿度60%

2.2 耐水性能测试

基材：马口铁，无水乙醇清洗后吹干。

测试配方：羟丙分散体48%、氨基树脂12%、水20%、助溶剂10%、色浆10%、助剂0.5%、pH调节剂0.1%、ES150闪锈抑制剂2%

涂装工艺：带气喷涂

干燥工艺：150℃烘干20分钟

测试环境：水浴50℃，时间12h

2.3 耐盐雾性能测试

基材：马口铁，无水乙醇清洗后吹干。

测试配方：水溶性羟丙树脂20%、氨基树脂5%、水40%，助溶剂15%、色浆20%、助剂0.9%、pH调节剂1.2%、ES150闪锈抑制剂2%

涂装工艺：带气喷涂

干燥工艺：150℃烘干20分钟

测试环境：35℃，相对湿度99.9%，盐雾浓度5%NaCl，时间168h

3、实验结果及讨论
3.1 闪锈抑制性能测试结果

铁质基材含碳量越高，越容易发生闪蚀，而ES150对于不同含碳量的铁质基材，如马口铁、冷轧钢、铸铁等，都有极好的闪锈抑制性能，见图3-1、图3-2，未加闪锈抑制剂的空白组表面布满锈迹，加了闪锈抑制剂ES150的实验组表面光洁如新。对于含杂质较多，易发生闪蚀的焊缝，ES150也能有效的抑制闪锈，见图3-2。

图3-1 马口铁板（上）和冷轧钢板（下）测试板面图

图3-2 铸铁（左）和焊板（右）测试板面图

3.2 耐水、耐盐雾性能测试结果

在制备水性涂料的过程中，不可避免地使用较多表面活性剂以获得所需要的涂料性能。但这会使得所形成的涂膜具有水敏感性等问题。增大的水敏感性.终会导致涂膜附着力的丧失，从而引起金属腐蚀。ES150由于可以在基材表面形成一层疏水膜，可以对基材起到屏蔽保护的作用，所以可以增强漆膜的耐水、耐盐雾性能，见图3-3、图3-4。图3-3中未加闪锈抑制剂的空白组漆膜起泡、泛白、有锈迹，加了闪锈抑制剂ES150的漆膜表面基本没有变化。图3-4中未加闪锈抑制剂的空白组漆膜锈蚀程度远高于加了闪锈抑制剂ES150的实验组。

图3-3 耐水测试板面图

图3-4 耐盐雾测试板面图

四、结束语
实验结果表明，对于含碳量不同的铁质基材，如马口铁、冷轧钢、铸铁等，ES150都能起到抑制闪锈的作用，且不对漆膜产生负面影响，而且可以增强漆膜耐水、耐盐雾性能。因此，ES150特别适用于钢构防闪锈。