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涂料涂层之间兼容性的初步判定

发布时间:2021年08月18日    点击:[2]人次

涂料、涂层之间兼容性的初步判定

有很多时候需要评定涂层之间的兼容性,然而并无公认的标准可供参考。本文通过实践及经验提出了一种初步判定涂料兼容性的办法,并通过实际应用来印证此办法的可行性。

0 引言

涂料的兼容性是指各涂层之间的适应性中国化工网okmart.com。现代涂装,尤其以高装饰、防腐蚀涂装为代表对涂料、涂层的性能要求越来越高,推动着涂料、涂装工艺的不断向前发展。如何使涂料充分发挥作用,如何通过判定涂料、涂层间的兼容性。来充分利用涂料体系的整体协同作用,对涂装来说至关重要。

对涂料兼容性的判定,是涂装体系配套设计的基础,在此基础上才能最大限度地发挥涂膜性能,达到高质量涂装的要求。在很多场合需要在现场评定涂层之间的兼容性,比如国内很多大型项目,底涂和面涂是分开招标。会遇到底涂是一个厂家中标,而面涂是另外一个厂家中标,这就需要在现场评定其涂层之间的兼容性。

很多项目现场运行了很长一段时间后需要维修或者涂层升级,而现场根本不知道以前是什么类型的涂料,什么厂家的涂料,也不知道在什么时候施工的。很多现场没有关于涂料的可追溯机制,最初的关于涂料的原始资料没有得到保存。另外,现场有可能经过了多次维修,每次维修用的都是不同厂家乃至不同类型的涂料,更没有办法评定原始状况。在这些情况下,也需要在现场进行涂料兼容性的判定。钢结构的施工很多时候会在制造厂做好底涂,在现场做中涂和面涂。如果没有指定同一厂家,在现场就会遇到不同厂家底涂和面涂兼容性的问题。

1 相关标准

在评定涂层之间的兼容性方面国内和国际都没有统一的标准。目前所知相关的标准有法国标准《NFT30-063―1976 涂料、涂层之间兼容性的测定》。因没有统一的可执行的标准,所以本文提出我们对涂层兼容性初步评定方法供大家探讨。

2 不适用的情况

需要说明的是短期测试不能替代长期测试,不能保证长期的性能。从严谨的角度来说,兼容性的测试应测试整体涂层体系的系统性能。在实验室新开发一个品种的涂料后,也需要测试和已知产品的兼容性并且评定综合性能。这时候往往需要做大量的实验。比如厂家甲的底涂,厂家乙的中涂,厂家丙的面涂。如果要确定甲+乙+丙的涂层体系综合性能,就需要测试该涂层体系耐盐雾、耐湿热、耐紫外光老化等一系列的性能。

由于在ISO 12944 中只提出了比较低的防腐性能要求,如果该涂层体系需要应用于C4 环境,设计高等级防腐年限,那么该涂层体系需要根据ISO6270做480 h的水冷凝试验,根据ISO 7253 做720 h的人工盐雾试验。如果该涂层体系在更为苛刻的环境如海洋环境中应用,那么应根据Norsok M501 做相应的试验。如在海洋大气环境C5-M,需要根据ISO 20340 的程序A做4 200 h 的循环腐蚀试验方可表明该涂层体系可在此环境下应用。而此类测试所需时间很长,也需要测试费用,往往不能为现场所接受。

另外需要说明的是,本文所涉及的内容不适用于如下几个方面:

(1)浸没环境(浸没环境一般要求≥1 a 的浸没测试,现场简单测试没法替代长期测试)。浸没环境会涉及到冷壁效应,压力环境等复杂的工况,简单的初步判定不能保证长期的效果。

(2)防火涂料的兼容性(防火涂料因涉及生命和财产的安全,需要在正规的消防测试机构或者专业的防火实验室去做此类测试,而不是在现场来做此类测试)。初步判断也可参考此法,不过还是建议采用更为妥当全面的方式。

(3)有明确要求需要符合哪些测试标准的。比如需要符合ISO12944 和NorsokM501 的,需要按照标准去执行。

(4)要求比较高的地方。现场兼容性的测试不能替代此类对于整个涂料系统的检验。这也是为何不推荐使用不同厂家涂料的原因。

(5)高温涂料等特殊场合。很多时候,高温涂料是自成系统的,不同类型的高温涂料或者不同厂家同一类型的高温涂料之间会存在膨胀系数的不一样,而导致在高温时应力的积聚而发生开裂脱落的现象。所以高温涂料场合也不建议使用本文提出的初步判定法来进行判定。

3 兼容性分析

3.1常用防腐底涂、面涂

从理论上分析,某些种类的涂料通常不兼容,而有些类型的涂料通常是兼容的。根据以往的经验,汇总拟定了常用防腐涂料底涂与面涂的兼容性情况,见表1。

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常用防腐涂料底涂与面涂的兼容性

注:√ 为通常兼容; × 为通常不兼容;△ 为部分情况兼容; — 表示很少这样配套

表1 为根据经验拟定,可能存在有出入的地方。这是因现在同样的树脂体系有着众多改性的配方,其兼容性不能一概而论。另外有几类仍然在使用的涂料并未列入表1,如氯化橡胶及氯化聚乙烯类聚合物。这是因为环保的关系,逐渐趋于淘汰。同样沥青涂料因为环保关系,也逐渐开始少用,用沥青的地方都是追求价格便宜的地方,也很少会和常规防腐涂料配套使用。

3.2 几种常见不兼容情况说明

有几种最常见的不兼容的情况:

(1)富锌底涂+醇酸面涂会发生皂化反应。原理:富锌底涂通常显弱碱性,而醇酸面涂通常显酸性,如果醇酸涂料施工在碱性底涂(富锌)或碱性基材(如混凝土)上,醇酸涂料就会与碱性物质发生皂化反应,在层间形成皂化层,从而导致涂层间的开裂和脱落。

(2)弱溶剂底涂+强溶剂面涂易咬底。原理:如果强溶剂面涂施工在弱溶剂的底涂上,强溶剂会溶解前道涂层,从而导致“咬底”或涂层脱落,如:在醇酸、丙烯酸涂层表面上施工环氧涂层,环氧涂层的溶剂就会溶解醇酸或丙烯酸涂层,从而导致“咬底”,涂层剥落。这也包括底涂中的某些组分如颜填料等不能耐受面涂溶剂的情况。

(3)软质涂层+硬质涂层易脱落。原理:硬质涂层施工在软质涂层表面,由于膨胀系数的不同,容易导致表面涂层剥落。例如在较软的涂料如醇酸底涂,丙烯酸底涂,沥青涂料的表面上施工环氧等硬质涂层,环氧涂层就容易发生剥落。

(4)涂料助剂影响后道涂层的附着力。原理:涂料里面会加入各种各样的助剂。助剂种类繁多,化学成分复杂,会以各种形式影响涂层的表面张力,从而影响层间附着力。

3.3 实际检验指标

在现场如何实际检验,现提出如下建议程序(以底涂和面涂举例):

第1步,正常表面处理后施工底涂。

第2步,正常施工面涂。

第3 步,固化过程中以及固化后,根据表2 进行观察及评价。

推荐检验指标

注:发生该缺陷可能会有多种原因,表中只列出了可能是兼容性的原因。

4 兼容性判定案例分析

案例1:无机硅酸锌车间底涂+环氧富锌(车间底涂和富锌底涂非同一家供应商)

无机硅酸锌车间底涂+环氧富锌外观及附着力

肉眼观察无渗色、咬底。参照ISO 4628 标准评价起泡0 级(S0);开裂0 级(S0);剥落0 级(S0)。附着力均值10. 3 MPa(>5 MPa)。可初步认为兼容性良好。

案例2:聚氨酯面涂+聚氨酯面涂(两种聚氨酯面涂不是同一厂家)

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聚氨酯面涂+聚氨酯面涂外观及附着力

肉眼观察无渗色、咬底。参照ISO 4628 标准评价起泡0 级(S0);开裂0 级(S0);剥落0 级(S0)。附着力均值20. 6 MPa(>5 MPa)。可初步认为兼容性良好。

案例3:环氧底涂+环氧酚醛(环氧底涂和环氧酚醛不是同一厂家)

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环氧底漆+环氧酚醛外观及附着力

肉眼观察无渗色、咬底。参照ISO4628 标准评价起泡0 级(S0);开裂0 级(S0);剥落0 级(S0)。附着力均值3. 4 MPa(<5 MPa)。可初步认为兼容性不好,存在兼容性的问题。

案例4:醇酸车间底涂+环氧面涂(底涂和面涂不是同一厂家)

醇酸车间底涂+环氧面涂外观

在刚做上环氧面涂后肉眼观察即发现有渗色及咬底现象,同时可见起皱,认为兼容性不好,存在兼容性的问题。其原因在前面我们也分析过:一个原因是弱溶剂底涂+强溶剂面涂,环氧的溶剂将底涂溶掉而渗色;另一个原因是较软的底涂+较硬的面涂,即使目前呈现好的外观,以后也可能出现开裂脱落的涂膜缺陷。

案例5:环氧富锌底涂+环氧腻子+环氧面涂

环氧富锌底涂+环氧腻子+环氧面涂外观及附着力

肉眼观察无渗色、咬底。参照ISO4628 标准评价起泡0 级(S0);开裂0 级(S0);剥落0 级(S0)。附着力均值10. 0 MPa(>5 MPa)。可初步认为兼容性良好。

案例6:未知类型底涂及面涂

未知类型底涂和面涂的外观

此为现场拍摄的生产水管道的照片,肉眼可见明显鳄纹式开裂,推测为兼容性不好的问题。

案例7 :环氧底涂和环氧面涂咬底起皱

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环氧底涂和环氧面涂咬底起皱

环氧底涂和环氧面涂之间通常不会存在兼容性的问题,但也有少数例外。如从图7 可看出,环氧面涂和环氧底涂就发生了咬底起皱现象,判定为兼容性不好。

5 结语

通过理论分析及实践,提出了初步判定涂料层之间兼容性判定的方法供大家探讨。从案例看来,通过上述指标,可以初步判定涂层之间是否兼容。