金屬腐蝕防護有機涂料的研究進(jìn)展

韓國臣

摘 要：金屬材料是應(yīng)用較為廣泛的材料之一，在使用過程中，由于環(huán)境等因素的影響，金屬設(shè)備不可避免的會發(fā)生銹蝕，給生產(chǎn)和企業(yè)帶來巨大的損失。本文主要對金屬的腐蝕原因及保護原理做了簡單分析，并對有機涂料的發(fā)展現(xiàn)狀做了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：金屬材料；腐蝕；有機涂料

1 概述

金屬材料作為三大材料之一，無論是在建筑、機械制造還是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，與此同時，金屬材料在使用過程中，由于工作環(huán)境的影響，金屬腐蝕不可避免。金屬材質(zhì)的設(shè)備發(fā)生腐蝕后，不僅影響設(shè)備的正常使用，還造成了金屬資源的浪費，因此研究金屬的防腐蝕方法，減少金屬材料由于腐蝕發(fā)生的損失，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。

2 金屬的腐蝕與防護

金屬腐蝕是指金屬在自身性能及外界環(huán)境的作用下，其自身的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變質(zhì)或者破壞，從而影響金屬使用性能的過程。根據(jù)金屬礦中主要成分可知，氧化態(tài)及其他的化合態(tài)是金屬的穩(wěn)定狀態(tài)，金屬冶煉是將金屬由氧化態(tài)或其他化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)的過程，因此金屬態(tài)在適當(dāng)?shù)臈l件下，能夠自發(fā)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)，金屬的這一性質(zhì)決定了其發(fā)生腐蝕是自身性質(zhì)所決定的。金屬發(fā)生腐蝕不可避免，但金屬腐蝕的過程是可以控制的。一般來說金屬腐蝕除與自身性質(zhì)有關(guān)外，還與介質(zhì)、溫度、流速、壓力等外界因素有關(guān)，對外界因素進(jìn)行可靠控制，就能延緩金屬腐蝕發(fā)生的時間及腐蝕速度。

金屬腐蝕的防護措施有多種，隔離法，具體包括鈍化發(fā)、涂層法和電鍍法；緩蝕劑法是通過添加少量的緩蝕劑，使金屬表面形成一層保護膜，延緩金屬材料腐蝕的一種保護方法；電學(xué)化保護法，通過電流作用，使金屬內(nèi)部電位發(fā)生改變，從而達(dá)到抑制或延緩金屬腐蝕的作用。在以上各種保護措施方法當(dāng)中，涂層法可起到隔絕氧氣及水分、降低腐蝕速度和電化學(xué)保護三重保護，且該法施工工藝簡單操作，因此得到了廣泛應(yīng)用。

3 有機防腐涂料的研究進(jìn)展

3.1 有機涂料的特征 用于金屬防蝕的有機涂料應(yīng)具備以下幾項基本特征：①強耐腐蝕性。有機涂料不與所接觸的腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不互相溶解，在腐蝕介質(zhì)存在的情況下，能保持較高的穩(wěn)定性。②較小的透氣性和滲水性。金屬發(fā)生腐蝕的根本原因是與空氣中的氧氣以及水分接觸所導(dǎo)致的，因此選擇對氣體和水分具有良好隔絕性的涂料，更有利于金屬防蝕。③附著力和機械性能佳。有機涂層保護功能的大小取決于材料的附著性和機械性能，有機涂層固化后能牢固的附著在金屬表面，才能充分發(fā)揮其保護作用；有機涂層具有良好的機械性能，才能承受金屬設(shè)備在工作狀態(tài)下的應(yīng)力作用。

3.2 有機涂料研究現(xiàn)狀 ①新型氟樹脂。氟樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有C-F鍵的樹脂，該類型涂料具有耐久性、耐候性、耐化學(xué)藥品性；非粘附性好、表面張力低、光滑性好；對油、水具有良好的防滲透性，此外還具有較好絕緣性能。利用氟樹脂為主要材料制成的防腐涂料能耐對強酸、強堿、鹽等多數(shù)化學(xué)成分具有良好的惰性，在-40℃-200℃范圍內(nèi)能保持穩(wěn)定狀態(tài)。以聚四氟乙烯（PTFE）為例，除與熔融的堿金屬、強氧化劑、氟、氫氧化鈉（300℃下）反應(yīng)外，與其他常見化學(xué)試劑均不反應(yīng)，因此具有廣泛的應(yīng)用范圍。缺點是熔點高，熔融后粘度大，在有機溶劑中溶解性較差，其加工性能較低，孔隙率高，不能單獨用作涂料層材料?？扇苄跃鬯姆蚁┘庸ば阅茌^好，高溫下機械性能較高，但高價格限制了材料的應(yīng)用；聚氟乙烯樹脂使用壽命較長，在大氣中可使用25年以上，熔點較低，不能采用傳統(tǒng)的加工方法，應(yīng)加入一定量的潛溶劑，以提高涂料加工成膜的成功率。②聚苯硫醚。聚苯硫醚樹脂熱穩(wěn)定性較好，是熱塑性樹脂中耐熱性最好的一種材料；耐腐蝕性強，除與強氧化性酸反應(yīng)外，對常見的酸堿鹽等化學(xué)試劑的腐蝕具有良好的穩(wěn)定性；粘合性好，對玻璃、鋼材、銀、陶瓷等常見材料具有良好的粘結(jié)能力，尤其對玻璃的粘結(jié)，超過了玻璃的內(nèi)聚力；機械性能好，絕緣性、阻燃性、穩(wěn)定性和可加工性都較為理想，但在耐沖擊性和韌性方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。實驗表明，添加增韌樹脂后，可提高材料的抗拉伸性能和抗沖擊性能，獲得了良好的改進(jìn)效果。③氯化聚醚樹脂。氯化聚醚樹脂中含氯量可達(dá)到45.5%，該物質(zhì)主鏈為C-C和C-O-C，無活性官能團，因此具有良好的耐熱性和耐腐蝕性，能抵抗大多數(shù)的酸堿鹽及溶劑的侵蝕，熔點和分解溫度差值較大，為粉末涂料的涂裝提供了方便，但缺點是使用溫度有限，在-40℃以下脆性較強。④聚苯胺樹脂。聚苯胺具有良好的電學(xué)特性，是導(dǎo)電聚合物的典型代表之一，除具有一般導(dǎo)電聚合物的性質(zhì)外，還具有獨特的摻雜現(xiàn)象、電化學(xué)活性、高導(dǎo)電率，另外與其他類物質(zhì)一樣，化學(xué)和熱穩(wěn)定性較好，制作方法簡單，因此具有廣泛的應(yīng)用。⑤聚氨酯。聚氨酯中含有氨基甲酸酯鍵、不飽和雙鍵、異氰酸酯鍵和脲鍵等，因此具有良好的耐腐蝕性和物理機械性能，如堅硬、柔韌、耐磨、附著力強等。聚氨酯能與其他樹脂拼用，擴大其應(yīng)用范圍，不僅可應(yīng)用在普通的防蝕領(lǐng)域，還可用在重防腐蝕領(lǐng)域。單組分聚氨酯具有低溫固化的優(yōu)點，可用于地下油槽內(nèi)壁防腐和油罐車防腐。⑥環(huán)氧樹脂。環(huán)氧涂料是目前應(yīng)用較為普遍的防腐涂料，其耐水性及耐化學(xué)腐蝕性較好，可穩(wěn)定存儲，附著力較好，因此可廣泛應(yīng)用于重腐蝕環(huán)境中的金屬保護涂料，如海上、工業(yè)區(qū)、海岸等地區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)物，儲罐內(nèi)表面的應(yīng)用也較為廣泛。環(huán)氧樹脂可根據(jù)固化劑、改性樹脂基應(yīng)用狀態(tài)不同，分為不同種類的涂料，如胺固化環(huán)氧樹脂、樹脂改性環(huán)氧樹脂以及新型環(huán)氧樹脂等。⑦橡膠涂料。橡膠涂料是以天然或合成橡膠為主要原料制成的一種防腐涂料，具有快速干化、耐化學(xué)腐蝕的特點，并且物理機械性能良好，柔韌性好、耐摩性好、抗老化性強等，可用于船舶、水閘、化工設(shè)備的防腐蝕保護。

4 總結(jié)

金屬腐蝕不僅造成了金屬資源的浪費，還影響了金屬設(shè)備的使用壽命，給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。金屬銹蝕主要與氧氣和水分有關(guān)，因此隔絕氧氣和水分與金屬的接觸，能有效減少金屬腐蝕，保護金屬資源。有機涂料由于其自身具有的耐腐蝕性可廣泛應(yīng)用于金屬防蝕領(lǐng)域，但各類有機涂料在一定階段內(nèi)仍存在一定的局限性，需要進(jìn)一步改進(jìn)，完善其性能，以確保金屬材料及金屬設(shè)備的使用性能。

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