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目前中國鐵路網(wǎng)正處于擴(kuò)大規(guī)模，完善結(jié)構(gòu)?提高質(zhì)量，快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力迅速提高裝備水平的階段。現(xiàn)在新的高速客運(yùn)專線的建設(shè)己全面展開，從安全的角度看，列車的提速，要求盡量減少鐵路彎道和平交道則需要建設(shè)大量的鐵路橋梁高速鐵路鋼橋及橋梁鋼支座的建設(shè)與使用為鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)前景。
鐵路鋼橋的腐蝕與防護(hù)原理
用來制造鐵路鋼橋的主要材料是鋼鐵，而鋼鐵又是金屬中的一個(gè)大類 。所以為了提高鐵路鋼橋的使用壽命，必須在了解金屬的腐蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上，來控制鋼鐵的腐蝕速度，探求防護(hù)的最佳辦法。
1. 金屬腐蝕的基本原理
化學(xué)腐蝕過程化學(xué)腐蝕是氣體或液體介質(zhì)與金屬表面發(fā)生化學(xué)作用，產(chǎn)生化合物，從而使金屬表面遭受腐蝕損壞的過程。如對(duì)鋼鐵進(jìn)行熱軋、焊接、鉚接、切割等高溫加熱時(shí)?鋼鐵和空氣中的氧反應(yīng)?在鋼鐵表面形成黑色氧化皮 又如含硫石油等有機(jī)物質(zhì)作用于金屬時(shí)所發(fā)生的腐蝕 在干燥氣體介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕等等 這些都是化學(xué)腐蝕的過程?；瘜W(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕產(chǎn)物的膜直接生成在發(fā)生反應(yīng)的金屬表面上?膜的厚度和疏松緊密程度決定了金屬腐蝕的速度?；瘜W(xué)腐蝕是一種沒有電流產(chǎn)生的腐蝕過程。
2.電化學(xué)腐蝕過程
金屬在大氣中的銹蝕主要是電化學(xué)腐蝕。金屬的電化學(xué)腐蝕是自偶電池發(fā)生的。即當(dāng)電解液中有任何兩種電極電位不同的金屬成為陽極而被腐蝕。因此?電化學(xué)腐蝕的進(jìn)行必須具備這樣個(gè)基本條件 一是有不同的金屬存在 二是不同的金屬處于相接觸之中 三是不同金屬同時(shí)存在于電解質(zhì)溶液中。另外鋼鐵表面有由于雜質(zhì)、氧化皮的缺陷、晶體結(jié)構(gòu)、機(jī)械或熱加工等原因產(chǎn)生的不均勻性。從環(huán)境方面講，則有溫度差、氧濃度的不均勻性，特別是在大氣腐蝕的條件下，鋼鐵表面吸附一層水膜而形成許多微小的原電池，這些都是造成發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件。
影響金屬腐蝕的主要因素
1.金屬材料本身的影響
眾所周知?不同的金屬具有不同的電極電位和不同的金相組織?其穩(wěn)定性 即耐腐蝕性 是不相同的。而同樣化學(xué)成分的鋼材由于熱處理過程不同，其耐腐蝕性也不相同。另外，金屬處理因鍛、鑄、電焊等加工過程的熱應(yīng)力分布不均勻或熱加工過程中造成晶粒變形等?都可能引起金屬內(nèi)部電極電位的差異，加快金屬本身的腐蝕。
2.環(huán)境溫度的影響
一般情況下?溫度升高，金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕速度就加快。如海水溫度每上升 °C?鋼鐵腐蝕速度將增加一倍?因?yàn)殡S著溫度的升高，電極反應(yīng)加強(qiáng)。另外，在大陸性氣候的地區(qū)，晝夜溫差大，夜間大氣中的相對(duì)濕度又升高，空氣中的水分就會(huì)以結(jié)露的形式聚結(jié)在金屬表面，為金屬生銹提供了良好的條件。
3.環(huán)境濕度的影響
特別是在高溫高濕的條件下，金屬最容易生銹。其中腐蝕性最大的因素是潮濕和嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣?而溫度變化的影響，遠(yuǎn)不如濕度變化的影響大，因?yàn)橄鄬?duì)濕度高在金屬表面很容易形成有腐蝕性的水膜。
鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料研究進(jìn)展
1.醇酸樹脂涂料
醇酸樹脂是用油料、多元醇、多元酸通過醋化縮聚制備而成的一種酯。醇酸樹脂涂料的性能與脂肪酸的含量油度有很大的關(guān)系，醇酸樹脂的油度可以分為長(zhǎng)、中、短 種。固化后的漆膜中殘留有輕基和梭基，這些極性基團(tuán)使漆膜具有比油性漆更好的附著力。醇酸樹脂由于含有大量的酯基，因而耐水、耐堿和耐化學(xué)藥品性較差，對(duì)于酸雨嚴(yán)重的地區(qū)和水下鋼結(jié)構(gòu)的使用有局限性。另外醇酸樹脂中含有相當(dāng)數(shù)量的不飽和雙鍵?嚴(yán)重影響了涂料的保色性、光澤性和戶外暴曬性 目前在橋梁面漆上使用的大多是醇酸樹脂與各種樹脂復(fù)合改性的品種。
2.含氯橡膠涂料
氯化橡膠樹脂以天然或合成橡膠為原料與氯氣反應(yīng)而成，它是工業(yè)上很重要的一種橡膠衍生物，由它配制成的涂料具有優(yōu)良的抗腐蝕性能 。氯化橡膠涂料是天然橡膠經(jīng)過煉解或?qū)愇於┫鹉z溶于四氯化碳中?通氯氣而制得的白色多孔性固體物質(zhì)，漆膜由于含有許多六元環(huán)?故性質(zhì)鋼脆?常加入氯化石蠟作為增塑劑。由于該類涂料成膜物大分子中引入了氯元素，構(gòu)成了極性較大的一鍵，所以，涂膜有較好的附著力，良好的耐水、酸、堿、鹽及防腐性能。但涂膜不耐高溫?高溫下易析出氯化氫氣體而降解?使用溫度一般不超過 。氯化橡膠是將橡膠在四氯化碳中通氯氣后再在水中析出，成品中殘留有較多的四氯化碳，污染大氣，受到環(huán)保的限制，有些廠商已經(jīng)停產(chǎn)或者減產(chǎn)。
3.聚氨酯樹脂涂料
分子結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸醋鏈節(jié)的涂料為聚氨酯涂料?通常是由異氰酸酯和含輕基 或梭基 化合物反應(yīng)制得。因?yàn)槠崮ぶ泻写罅繗滏I，漆膜堅(jiān)韌、耐磨、光亮、豐滿?同時(shí)漆膜有著良好的耐蝕性。芳香族聚氨酯涂料綜合性能好、品種多、應(yīng)用廣，但有一個(gè)嚴(yán)重的缺陷?即漆膜在受到紫外線照射時(shí)易變黃、失光，而脂肪族聚氨酯面漆則無此缺點(diǎn)?具有較高的耐候性?可以作為高檔面漆使用。聚氨酯涂料之所以得到廣泛的應(yīng)用，最關(guān)鍵的是聚氨酯中的異氰酸酯的多官能團(tuán)決定了其可與多種樹脂復(fù)合改性以滿足不同的使用要求。能與之在一起復(fù)合的樹脂有聚酯、聚醚、環(huán)氧、醇酸、經(jīng)基丙烯酸、有機(jī)硅樹脂等。當(dāng)前以縮二服、 三聚體為固化劑的丙烯酸聚氨酯涂料在橋梁防腐蝕面漆中應(yīng)用居多。
4.氟樹脂涂料
分子主鏈或側(cè)鏈含有氟碳鍵的聚合物為氟碳樹脂。有機(jī)氟聚合物是由乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后的衍生聚合物。由含氟單體?如 四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯等通過均聚或共聚反應(yīng)制得。由于氟碳鍵的鍵能是育機(jī)化一合物共價(jià)鍵中鍵能最大的?這就賦予了氟碳防腐蝕涂層 良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性。
5.冷鍍鋅涂料
該涂料主要由鋅粉、有機(jī)樹脂和溶劑組成。從該意義上說?應(yīng)該歸于有機(jī)富鋅涂料中。該涂料中的樹脂是一種環(huán)氧和丙烯酸拼用的混合樹脂?在使用中可以作底面漆合一?既發(fā)揮環(huán)氧樹脂的良好附著力?同時(shí)又發(fā)揮丙烯酸樹脂的保光性能。但因?yàn)橥苛现泻懈吆康匿\粉?在涂膜使用過程中?必然有鋅粉的氧化?況且鋅是典型的兩性物?在受到外界酸堿性不同的雨水侵蝕后?易出現(xiàn)變色現(xiàn)象?但防腐能力不受影響。同時(shí)隨著曝曬時(shí)間的延長(zhǎng)?涂膜變色現(xiàn)象將變得明顯
6.有機(jī)硅涂料
有機(jī)硅樹脂的學(xué)名為聚硅氧烷樹脂?其主鏈含有硅氧鍵?側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)的高聚物?涂料用有機(jī)硅樹脂一般以甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷及甲基苯基二氯硅烷等為原料進(jìn)行水解縮聚而成。有機(jī)硅樹脂有很好的耐溫、耐水性、耐化學(xué)品和耐紫外線性能。有機(jī)硅樹脂單獨(dú)使用時(shí)漆膜太軟?所以常與其它樹脂共混拼用。如醇酸樹脂、聚酷樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等?在拼用中?這些樹脂可以改善漆膜的硬度和干燥速度等?而有機(jī)硅樹脂則提供保光保色性。有機(jī)硅樹脂與各種樹脂的改性方法各不相同?根據(jù)需要可以改性成不同場(chǎng)所需要的涂料品種。
結(jié)語
目前，由于傳統(tǒng)酚醛樹脂、醇酸樹脂防腐涂料具有價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，在防腐涂裝工程中仍被不少單位采用，但由于它們固有的性能缺陷，加之隨著各種高性能防腐涂料被研制開發(fā)并逐步得到應(yīng)用，業(yè)內(nèi)人士及用漆單位對(duì)高性能產(chǎn)品也逐步了解和接受，傳統(tǒng)酚醛、醇酸等油基漆的產(chǎn)量占防腐涂料總產(chǎn)量的比例一直呈下降趨勢(shì)，但和發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在一定差距。
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