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铁路机车用环氧底漆耐盐雾性能的改进家电外壳

时间:2022-07-28 23:57:22 来源:土平机械网 浏览量:0

铁路机车用环氧底漆耐盐雾性能的改进

铁路机车用环氧底漆耐盐雾性能的改进 曾凡辉,陈红梅,李国,罗能凤(株洲时代电气绝缘有限责任公司,湖南,株洲 412007 ) 摘要:通过分析盐雾腐蚀机理及影响环氧底漆耐盐雾性能的各种因素,对铁路机车用环氧底漆的耐盐雾性能采取了各种改进措施,达到了铁道部标准 TB / T2260 — 2001 规定的 500h 的要求。 关键词:环氧底漆;耐盐雾试验;防腐涂料;铁路机车 1 引言 盐雾试验模仿含有大量盐分的海洋大气对金属材料及其保护层具有强烈的腐蚀性的状况,考验漆膜在恶劣环境下的抗腐蚀能力,首先在 1939 年开始使用,此后经过改进,使其不断完善,到目前已被普遍用来作为检验漆膜耐腐蚀性的方法。 本公司的环氧防腐底漆是以环氧树脂为基料,加人防锈颜填料、助剂及溶剂组成okmart.com。该漆是专为铁路机车的涂装而研制。该漆的耐盐雾性能按国标 GB / T1771 — 1991 进行检验时可达 1 000h( 板面不划叉 ) 。 2001 年 5 月,铁道部发布了 TB / T 2260--2001 的行业标准,对铁路机车车辆用防锈底漆的耐盐雾性规定为 500h 合格,但试验方法与 GB / T1771 — 1991 有所改变,即规定要求在板面划叉痕至露出金属底材,漆膜厚度为 (70 ± 5) μ m ,要求 500h 板面不起泡、不生锈,十字划痕处锈蚀宽度不大于 2mm ( 单向 ) 为合格。通过对盐雾试验的影响因素分析,对原有的环氧底漆配方作出一些改进,最终达到满意的效果。 2 盐雾腐蚀机理 盐雾腐蚀的三要素是水、氧和离子。涂层是一种高聚物薄膜,能不同程度地阻缓上述三要素的通过而发挥防腐作用。 一般情况下,只要水中盐的浓度在 0.4mol / L 以上,钠与氯离子就可以穿过涂膜扩散,因此在喷盐雾的情况下,下述阴极反应是不能抑制的: 1 / 20 2 +H 2 0+2e → 20H — 在无防腐蚀剂的情况下,阳极发生如下反应: Fe → Fe 2+ +2e 阳极和阴极反应的结果,导致下列反应产生: Fe 2+ +20H — → Fe(OH) 2 随后氧化为氧化铁生成了铁锈。总反应式如下: Fe+1 / 2H 2 0+3 / 40 2 → 1 / 2Fe 2 0 3 · H 2 0 离子透过漆膜比水和氧要慢得多,漆膜所含的羟基离解后使其带负电,因而会选择性地吸收阳离子透人漆膜,经研究证实,一般漆膜会大量吸收阳离子 ( 如 Na + ) 透人漆膜,而阴离子 ( 如 Cl — ) 则不易透人。离子透人漆膜的结果是使漆膜起泡、脱落。 3 试验部分 3.1 仪器及材料 盐雾箱:高铁检测仪器 ( 东莞 ) 有限公司生产的 GT — 7004 — L 型盐水喷雾试验机; 氯化钠:分析纯; 试板: 100mm × 150mm × 1 mm 的冷轧钢板。 3.2 盐雾试验条件 盐水浓度: (5 ± 1)% , pH 为 6.5 ~ 7.2 ;喷雾量: 1 ~ 2ml / 80cm 2 · h; 试验室温度: (35 ± 1) ℃;试验室相对湿度: 85% 以上;喷雾方式:连续喷雾。 3.3 样板制作方法 冷轧钢板的表面处理按 GB / T 9271 — 1988 进行,采用压缩空气喷枪喷涂,气压为 0.4 ~ 0.5MPa 。喷涂 2 遍,隔 24h 喷涂第 2 遍。控制干膜厚为 (70 ± 5) μ m ,室温放置 7d 后,在试板上沿对角线划十字交叉形划痕,划痕处露出金属底板,再用松香和石蜡封边。 3.4 试验过程 将试板以 15 ~ 25 °角放置在盐雾箱内进行试验。每 48h 观察一次试验结果,每 96h 测定一次喷雾量。 3.5 试验现象及结果 试验结果如表 1 所列。 表 1 配方改进前后耐盐雾性能对比 耐盐雾时间 /h 改进前老配方 改进后新配方 300 沿划痕处出现锈蚀< 2mm 板面无变化 384 沿划痕处出现小泡< 2mm 有轻微锈蚀出现 432 腐蚀宽度超过 2mm ,不合格 沿划痕锈蚀< 1mm 500 沿划痕处腐蚀较严重 无泡,腐蚀宽度< 1mm 600 沿划痕处腐蚀较严重 划痕处出现小泡,腐蚀宽度< 2mm 724 板面出现很多中泡 腐蚀宽度超过 2mm ,不合格 3.6 综合性能指标检测 综合性能指标检测如表 2 所列。 表 2 配方改进前后主要技术指标检测结果 项目 技术指标( TB/T2260-2001 ) 改时前检验结果 改进后检验结果 表干时间/ h ≤ 4 0.5 0.4 实干时间/ h ≤ 24 20 16 适用期/ h ≥ 4 8 6 弯曲性能/ mm ≤ 2 1 1 杯突试验/ mm ≥ 4.0 6.2 7.1 划格试验/级 ≤ 1 1 0 耐冲击/ cm ≥ 50 50 50 耐盐雾性 /h 500h 板面无起泡,不生锈;十字划痕处锈蚀宽度≤ 2 (单向) 432 724 4 讨论 4.1 涂料体系交联密度的提高 涂料体系交联密度提高后,大大降低了水和氧的透过速率,能有效减缓对底材的腐蚀。同时交联密度提高后,涂膜的 T g 得到了提高,漆膜浸水后由于吸水起增塑作用,其 T g 约下降 30 ℃ ,若涂层浸水后其 T g 仍超过试验环境温度,则附着点并不因涂层松弛而移动,仍固定于原附着点,即湿附着力良好。本试验采取在原体系中拼加一定量的酚醛环氧树脂,采取聚酰胺和改性脂肪胺混合固化剂固化。酚醛环氧树脂的加人增加了单位质量树脂中参与反应的环氧基团的数量,提高了涂料体系交联密度。改性脂肪胺的加入提高了体系的反应速度,聚酰胺的加入能增加体系的柔韧性,防止体系因交联密度的增大而变硬变脆。 4.2 颜填料的选择 防锈颜填料分物理防锈和化学防锈两类。改进后的配方中增加了物理防锈颜填料云母氧化铁和超细云母粉,这些片状结构物料的加入能增加漆膜的致密性,降低腐蚀性介质的渗透率,对腐蚀性介质起着屏蔽作用。化学防锈颜料主要有铅系颜料及铬酸盐、磷酸盐颜料,由于环保要求,现在一般不选用前两种。老配方中采用的是磷酸锌和三聚磷酸铝,新配方中则以一种新型的复合磷酸锌铝为主防锈颜料,辅添一定量的磷酸锌和三聚磷酸铝,并将其含量由原来的 20% 提高到现在的 25% ,磷酸盐离解产生的磷酸根可使金属表面钝化,引起阳极极化,而锌离子和铝离子则在阴极反应生成难溶物引起阴极极化,结果大大提高了涂膜的防锈能力。 4.3 颜填料体积浓度 (PVC) 的确定 PVC 对漆膜性能的影响如表 3 所列。 表 3 PVC 对漆膜性能的影响 检验项目 PVC/% 30 34 38 45 49 柔韧性 /mm 1 1 1 2 3 冲击强度 /cm 50 50 50 2 mm 432 ,起泡 > 2 mm 724 ,起泡 > 2 mm 418 ,起泡 > 2mm 312 ,起泡 > 2 mm 从表 3 可知,随着 PVC 的增大,涂膜起泡逐渐降低,而锈蚀却逐渐增大,且柔韧性、耐冲击性均逐渐降低。这是因为在正常情况下,涂层中聚合物树脂基料的数量足可以包覆涂层中的颜填料颗粒,此时涂层为一连续致密的膜,而当涂膜中的颜填料体积增大到某一定值而使树脂基料不足以包覆这些颜填料颗粒时,涂膜的各项性能均会发生突变。本研究中首先根据颜填料的吸油量确定临界体积颜料浓度 ( 即 CPVC) ,再按 CPVC 的 70% ~ 80% 来设计配方。由表 3 可知,配方最佳的 PVC 为 38% 。 4.4 附着力促进剂的选择 偶联剂能增加有机材料对无机底材的粘接能力,涂膜与底材的附着力增大后,能大大提高涂膜的抗起泡能力,因为起泡是涂膜局部丧失附着力从底材表面脱落而形成的。有机硅偶联剂的通式为 X 3 Si(CH 2 ) n Y , X 基团是易水解的基团, Y 基团是选择来与给定树脂发生反应的有机官能团。干净的冷轧钢板基体表面不是铁,而是水合氧化铁,反应性硅烷偶联剂的 X 基团和无机底材的羟基 ( 或底材表面的水层 ) 形成氢键,然后缩聚而成氧丙环键,其形成过程如图 1 所示。 这样在湿态条件下,有机材料对无机底材仍有很高的粘接强度。对于环氧树脂体系, Y 基团一般为氨基或环氧基官能团。本试验通过对一系列偶联剂的选择对比,最终确定选用某一类特殊硅烷偶联剂,添加该硅烷偶联剂后,划格法附着力提高了一个等级 ( 见表 2) 。 4.5 抗划痕腐蚀助剂的选用 由于铁标规定盐雾试验样板表面须划叉,漆膜表面被划破后,大大地增加了基材的腐蚀速率。本次试验研究中通过加入 0.5% 抗划痕腐蚀助剂,有效地减缓了划叉处基材的腐蚀程度。因为该助剂是一种极性物质,它能被吸附在基材表面形成一层单分子的保护膜,可阻止外界腐蚀因子对基材的侵蚀。 5 结论 通过对铁路机车用环氧底漆配方的改进,其耐盐雾性能可达 700h 以上,大大超过铁标 TB / T 2260 — 2001 规定的 500h 的要求,且涂料其他性能指标也符合该标准的规定 ( 见表 2) 。该涂料的性能改进,满足了铁路机车车辆用漆的需要。

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