空心玻璃微珠在环氧富锌底漆中的应用

发布时间: 2022-11-07 11:20:27 阅读数: 1079

　　环氧富锌底漆是大型钢铁结构方面最重要的、使用最广泛的重防腐涂料之一，尤其在船舶和海洋工程防腐领域中，为了保证对钢铁的长效防腐，采用提高锌粉的含量和加大涂膜厚度的方式来延长保护期限，这会增加钢结构的无效载重并可能带来环境影响。

　　环氧富锌底漆的防腐蚀作用主要依靠锌粉起到阴极保护作用，锌粉在富锌底漆干膜中的含量有时高达60～85%，其中将近40%的锌粉未起到阴极保护作用，而锌的价格昂贵，造成了极大的成本浪费。

成本优势

　　1. 空心玻璃微珠在环氧富锌底漆中应用的成本优势

　　由于锌粉在环氧富锌底漆中用量大且价格高，因此目前在环氧富锌底漆中，除了锌粉作为功能性填料外，还使用价格相对较低的磷铁粉和钛铁粉等辅助防锈颜料，用来降低涂料成本。空心玻璃微球是一种中空薄壁圆球形的粉体填料，成分为硼硅酸盐玻璃，惰性的玻璃材质不和其它成分发生化学反应。空心玻璃微球为正球体，同体积条件下具有最小的吸油量，有助于提高涂料的体积固含量和临界颜填料体积含量(CPVC)。从成本角度看，每千克锌粉(密度为7.14 g/cm3)的价格约为30元/kg，每千克磷铁粉(密度为6.8 g/cm3)的价格约为6元/kg，每千克空心玻璃微球(密度为0.38 g/cm3) 的价格约为35元/kg。单位体积的成本之比，锌粉∶磷铁粉∶空心玻璃微球=(30×7.14)∶(6×6.8)∶(35×0.38)=214∶41∶13。可见几种材料中，空心玻璃微球的单位体积成本最低，仅为锌粉的十几分之一。

　　空心玻璃微珠在富锌底漆中体积固含量对比：

注：HL20、HL38为圣莱特空心玻璃微珠型号，密度分别为0.20 g/cm3和0.38 g/cm3。

助分散/防沉降

　　2. 空心玻璃微珠在环氧富锌底漆中的助分散和防沉降作用

　　空心玻璃微珠的体积效应有助于提高锌粉的分散，同时由于其球体结构类似于滚珠轴承，可以提高涂料的流动性。对于环氧富锌底漆这一类的高密度涂料，辅以触变防沉剂，在环氧富锌底漆中可以防止锌粉和其他导电类填料的沉降，提高锌粉的作用效率。

抗渗透

　　3. 空心玻璃微珠在环氧富锌漆中抗渗透作用空心玻璃微珠粒径分布较宽，比片状云铁粉堆积更为紧密，在环氧富锌漆中间漆中使用，可减少涂层中空隙率，减缓水汽和氧气的渗透速度，有效阻断原电池效应，无法产生电解质，减缓钢铁锈蚀速度，获得良好稳定的长期保护，抗渗透示意图如图1所示。

　　空心玻璃微珠微米级粒径，高抗压强度，可防止涂层的塌陷，提高涂层干膜厚度。数据显示，400μm的涂层厚度，能够对钢材提供超越其他填料平均抗渗透水平的保护。

图1 空心玻璃微珠的抗渗透示意图

抗龟裂

　　4. 空心玻璃微珠在环氧富锌底漆中阻止裂纹扩展的作用

　　空心玻璃微珠正球体的各向同性，防止漆膜由于应力不一致而产生的翘曲和收缩，提高漆膜抗龟裂能力和阻止漆膜微裂纹的扩展(如图2所示)，从而提高漆膜的抗水渗透性。空心玻璃微珠的空心球体，受到冲击时会吸收能量，提高涂膜的抗冲击性能，减少涂膜开裂和收缩。空心玻璃微珠的内部是稀薄的气体，导热系数低，可以阻隔热量传递到钢结构上，减少因钢结构热胀冷缩对涂膜产生的破坏，同时也保护钢铁基材经受急热和急冷冲击而产生的疲劳，延长使用寿命。