[发明专利]锈转化剂及其制备方法、水性铁锈转化底漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于本发明属于金属防腐涂层技术领域，具体地说，涉及一种锈转化剂及其制备方法、水性铁锈转化底漆及其制备方法。

背景技术

腐蚀无时不有、无处不在，据统计，我国每年因腐蚀造成的经济损失为当年GDP的3%～5%，仅2012年我国因腐蚀所造成的损失为2万亿～2.5万亿元，按万元GDP消耗1吨标准煤计算，腐蚀造成的能源损失约为2亿吨标准煤。此外，目前我国约有2/3的压力容器爆炸事故和90%以上的地下各类管道破裂都是由腐蚀所导致；引起世界震惊的前苏联切尔诺贝利核电站和日本福岛3.11核泄漏事故中，腐蚀同样是重要原因；而美国密苏里州际大桥和印度某大桥的垮塌竟然是鸽子粪便、槟榔残渣等一些腐蚀介质长期累积造成的。

腐蚀是可控可防的流行病，只要采取适当的防腐蚀技术和措施，至少可以减少1/3的损失。照此推算，我国2014年可减少8000亿～9500亿元的经济损失。而铁锈是钢铁制品发生严重腐蚀的主要导因之一。涂料涂覆简单方便、成本低，是钢铁表面最常用的有效防护措施之一。由于锈层疏松多孔的结构对钢铁没有保护性，而且这种结构易吸收空气中的水分和其它有腐蚀性的介质，加速钢铁的腐蚀。因此，在涂刷之前，必须要对金属表面进行严格除锈、粗化处理，然后覆盖涂料，才能起到较好的防腐效果。

较好的除锈和粗化工艺是喷砂处理，但喷砂工艺劳动强度大、粉尘污染严重、设备复杂、能耗大、基体喷砂后有残余应力。同时喷砂在一些特殊行业的应用受到极大的限制，如煤矿井下装备的防腐，喷砂难度大，冲击所产生的火星容易引起瓦斯爆炸。再者，各种舰艇修造时，特别是船舱维修时，尽管喷砂采用了可回收式设备，但仍有大量粉尘和砂粒漏出，容易造成对未出舱设备的污染和损害。另外，对于结构复杂无法喷砂的构件，防腐措施也受到了极大的制约。例如有些大型建筑、桥梁、复杂设备、煤气贮气柜等钢结构在维修过程中，由于受施工条件限制，不能采用喷砂或喷丸等方法进行除锈处理，而只好采用手工或电动工具除锈，不但劳动强度大，生产效率低，施工费用高，而且锈尘也严重危害人体健康，其结果必然残留铁锈和各种腐蚀物。不管是采用热喷涂还是采用价格昂贵、性能优良的防锈涂料都难以发挥其应有的作用。

在这种情况下，一种在一定的锈蚀表面上能直接施工而且具有较好的防锈效果的带锈涂料就应运而生。带锈涂料是一种可直接涂刷于残余锈蚀钢铁表面的新型涂料。涂料中的锈转化剂能与铁锈发生反应，使铁锈钝化或转化，从而变成稳定无害的物质。这样不仅可以免除涂覆前打磨、酸洗除锈、水洗、磷化、喷砂、钝化等一系列复杂的涂装前处理工序，而且还能达到除锈又保护基体的双重目的。

近年来国内该类涂料发展迅速,此类涂料根据其作用机理,大致可分为三种类型:(1)渗透型：漆膜中的某些成分能渗透到锈层中的一种涂料。渗透性的好坏受温度影响和漆膜薄厚影响较大，温度低或漆膜厚时，渗透不完全，对于含水量较大的铁锈，漆膜还没有完全包裹铁锈并置换水时，漆膜可能已干燥，失去渗透性，在水和盐离子及氧的存在下依然可以生成新的铁锈。(2)转化型：将铁锈转化为稳定型物质的一种涂料。转化型是在涂料中添加部分酸性物质，通过和铁锈反应而达到去除的目的，由于不同金属构件铁锈含量千差万别，所以酸性物质的量很难把握，量小反应不完全，量大会造成漆的储存稳定性变差，而且会腐蚀金属，适得其反。(3)稳定型：通过和铁锈螯合将铁锈稳定不扩散的一种涂料。此种方法是在漆中添加螯合剂，同样面临的问题是金属锈的含量和铁锈的形态不同，很难确定螯合剂的添加量和种类。（4）综合型：通过多种配合作用将铁锈将铁锈处理成不扩散的物质。此方法综合以上三种方法，其缺点是腐蚀性严重，损坏底材，量大会造成底材腐蚀过度。

几类带锈涂料的主要特性

通过比较这几类带锈涂料的特性可以看出，稳定型带锈涂料是在成膜物中加入多种锈转化剂、稳定剂来达到带锈涂装的目的，其缺点是只能适用于锈层厚度较小的钢铁表面；渗透型带锈涂料主要是利用漆料对疏松铁锈的润湿、渗透作用，把铁锈分离并包围在漆料中，以阻止锈蚀的发展，渗透型带锈涂料既不含稳锈剂也不含转化剂，对钢铁几乎不起什么化学作用，因此它不具备化锈能力；综合型带锈涂料利用多种作用防锈、转锈，但其腐蚀严重，VOC含量高，对环境不友好；转化型带锈涂料又称反应型带锈涂料，是利用转化剂与金属表面锈层起反应生成稳定络合物、螯合物，形成化学性能稳定的致密保护层来达到化锈防锈的目的，是四种带锈涂料中化锈防锈能力最好、最具市场前景的一种。