【摘 要】
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本文研究了一种耐久性良好的新型磷酸镁水泥（Magnesium phosphate cement,MPC）基钢结构无机涂料,以克服现有涂料存在耐久性差、寿命短的问题,为解决油气管道、电力塔架、风力发电站等钢结构设施在盐湖或海洋等极端环境下抗腐蚀的问题提供新方案。首先,针对磷酸镁水泥基涂料存在凝结时间太快、硬化后耐水性差等难题,设计了一些新型无氯盐复合缓凝抗水剂。研究结果表明:（1）由硼砂、果酸、尿素
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本文研究了一种耐久性良好的新型磷酸镁水泥（Magnesium phosphate cement,MPC）基钢结构无机涂料,以克服现有涂料存在耐久性差、寿命短的问题,为解决油气管道、电力塔架、风力发电站等钢结构设施在盐湖或海洋等极端环境下抗腐蚀的问题提供新方案。首先,针对磷酸镁水泥基涂料存在凝结时间太快、硬化后耐水性差等难题,设计了一些新型无氯盐复合缓凝抗水剂。研究结果表明:（1）由硼砂、果酸、尿素和含锌物质组成的复合缓凝剂有良好的缓凝效果和力学性能,在掺量为12.5%时,MPC的初凝时间大于45 min,28 d抗压强度达53.48 MPa。（2）添加该复合缓凝剂的MPC也具有良好的抗水性,软化系数可达0.81,较掺硼砂的MPC提高了16%;且抗盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能和体积稳定性均良好。（3）复合缓凝剂的缓凝机理在于硼砂和含锌材料形成沉积物包覆在氧化镁或磷酸盐颗粒表面,抑制它们的溶解;水化早期尿素能够中和磷酸盐释放的H+,进一步降低氧化镁颗粒的溶解速度;而果酸中羟基和羧基能够螯合Mg2+,抑制鸟类石晶核的形成和长大。其抗水性良好的原因可能在于小分子有机基团吸附于MPC水化产物晶体表面,产生憎水性。其次,研究了涂刷磷酸镁水泥涂料的Q235钢片在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。在溶液中浸泡4个月后,即使涂层厚度为0.3 mm的Q235钢片也未出现腐蚀现象。也采用电化学测量技术对其防腐性能进行了研究,结果表明:（1）涂刷厚度为0.6 mm的MPC涂层的Q235钢片相较于Q235钢的腐蚀电流密度降低了一个数量级。MPC涂层厚度相同时,掺复合缓凝剂的MPC涂层比掺硼砂的MPC涂层腐蚀电流密度更小。（2）针对MPC涂层的多孔结构,掺入丁苯乳液和甲基硅酸钠对其进行改性。动电位极化曲线表明:丁苯乳液和甲基硅酸钠掺量为0.5%时,腐蚀电流密度较未掺有机改性剂的涂层分别下降1.979×10-6 A·cm-2和1.481×10-6A·cm-2。电化学阻抗谱也表明:涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡14 d的涂层电阻相较于未掺有机物改性剂的涂层分别提高了479Ω·cm~2和603.3Ω·cm~2。另外,用丁苯乳液和甲基硅酸钠分别对MPC涂层进行表面处理,其腐蚀电流密度也相应下降了1.174×10-6 A·cm-2和0.363×10-6 A·cm-2,在3.5%Na Cl溶液中浸泡14 d时的涂层电阻也分别提高了85.2Ω·cm~2和229.2Ω·cm~2。外涂有机改性剂在MPC涂层表面形成一层隔绝层,阻碍了水分子与涂层的直接接触,从而提高MPC涂层的抗腐蚀性。
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