有助于防锈的纳米底漆-低VOC、单组分底漆化锈为保护层
作者 Stephen Armstrong，特约作家，加利福尼亚州，Tustin
尽管如今大量涌现各种领先制造商的高质量面漆，但底漆技术方面的进展一直有所滞后，特别是在高腐蚀性环境下的底漆应用方面。大多数底漆仅提供一种机械粘结，而最初的“锈转化”底漆也只是对锈蚀进行了包覆，且由于存在挥发性有机化合物(VOC)而具有高毒性，因而使底漆具有危害环境的风险。
然而，现在开发出了更先进的底漆，并且在高度腐蚀环境中，有了一个更高的性能标准。这些活性底漆不仅能将锈包覆起来，还能将其转化为一种保护材料（磷酸铁），从而最大限度地降低了更为严重的腐蚀风险。化学粘结提供了极好的附着力、高腐蚀保护，也消除了膜下腐蚀的产生。
该防锈转化配方不同于以往的技术，它使用无毒、超低VOC、水性丙烯酸聚合物溶液，对基材的表面处理要求不高，无需对钢和铝基基材进行喷砂处理。
新一代底漆专为大多数面漆设计，为油漆制造商提供了一个在底漆上涂覆面漆的机会，该底漆能够承受最具挑战性的环境，并且更加环保。
简化表面处理
在潮湿和极端的环境条件下，例如储罐、管道、设施结构、海洋和外部基础设施等，腐蚀非常常见。由于底漆的限制（底漆是所有涂装体系的基础，非常关键），在这些环境下，涂装表面在历史上一直无法有效地处理腐蚀和生锈的发生，以及日后再次生锈的产生。
因此，维修人员或涂装人员必须反复使用昂贵、耗时和对环境有害的表面处理方法，如喷砂等，使表面为底漆和重涂做好准备。
不过，并非所有环境都可以进行喷砂处理，喷砂会破坏关键表面，而且有些区域可能无法操作，如裂缝和罅隙等。喷砂作业成本高、耗时长，甚至会给操作人员带来安全隐患。
因为市面上大多数防锈底漆对氯化物比较敏感，适当的表面处理是必需的。“即使基材上有微量的氯化物，也会导致涂层失效，”新泽西州NanoRustX公司的总经理Martin Lawrence如是说，该公司为先进底漆技术NanoPrime品牌的供应商，“这就是领先的涂料制造商要求达到极端水平的表面清洁（喷砂）和去除氯化物至5mcgr/m 2 的原因，但这几乎不可能实现。即便用喷砂进行了表面处理，基材仍会有闪锈产生。但我们这种水性丙烯酸聚合物对氯化物或铁锈不敏感，可以中和它们。”
Lawrence表示，该NanoPrime类的水性丙烯酸类聚合物，利用磷酸作为其主要反应剂。丙烯酸聚合物基允许表面有一些迁移，这是典型的金属膨胀和收缩行为。这种无毒、超低VOC底漆含有纳米聚合物，增加了底漆的强度和耐久性，且可以将表面从无锈到高达700微米的锈层成功转化成保护材料。
通过对某大品牌的聚硅氧烷面漆进行超过7500小时的耐盐雾试验表明，氧化铁转化为磷酸铁后，在最恶劣的环境下仍具有极佳的防腐蚀性能（图1）。
考虑到海水中含有1.94%的氯化物，对氯化物不敏感也使得这类底漆成为海上作业人员的理想解决方案，通常在涂任何类型的涂料之前必须先进入干船坞，因为在高氯化物环境中，如海洋和海水飞溅的地方，操作人员无法于短时间内在基材上进行涂层涂覆，来避免在基材上出现某种程度的氯化物。
与最初几代防锈底漆不同，最新的解决方案同样适用于清洁、部分腐蚀和生锈严重的表面。通常，底漆在涂覆到钢（清洁或腐蚀的）、镀锌钢或铝基材上之前，需要进行动力清洗（300bar/3,500psi），以去除污垢和油脂。底漆可通过刷涂、辊涂或无气喷涂的方式涂施在腐蚀的基材表面上（图2）。
水性丙烯酸聚合物底漆最适合与聚硅氧烷环氧树脂和聚氨酯基面漆配合使用，由于底漆处于悬浮状态，因此使用前只需搅拌5-10分钟即可。通常，双涂层便可提供足够的保护，由于它是水性的，也很容易清理。
Lawrence补充说，由于重要的磷酸铁层的存在，当涂层损坏时，磷酸铁可防止任何膜下腐蚀的发生，从而防止涂层失效。
Lawrence说：“底漆的一个常见问题是无法充分防止膜下腐蚀的产生。底漆必须首先与金属基材形成有效的化学键合。否则，氧气和湿度等促进生锈的物质会在底漆下面蠕动，导致腐蚀。市面上大多数底漆只能包覆氧化铁，而氧化铁无法100%有效地防止生锈。”
他补充道：“当氧化铁通过化学反应转化为磷酸铁时，会产生有意义的化学键，形成一层10到15微米厚的磷酸铁层，以防止膜下腐蚀。”
油漆制造商的机会
通常来说，油漆制造商必须生产多种底漆，以适应不同的油漆环境。由于新型水性丙烯酸聚合物底漆的性能，几乎适用于所有基材，使油漆制造商有机会整合其底漆种类，为客户最具挑战性的腐蚀环境提供解决方案。
鉴于这些因素，我们可以确定无毒、超低VOC的水性丙烯酸底漆具有广阔的发展前景。油漆制造商现在有机会与底漆开发人员合作，用他们自己的面漆测试最新的底漆技术，验证作为他们自己油漆体系一部分的优势所在。
了解更多信息，请访问www.nanorustx.com。
本文收录在《PCI中文版》杂志2020年07月刊中
