[摘要] 介绍漆前表面预处理技术理论方面的发展。在国外,表面活性剂在化学除油中广泛应用,相应地,除油机理也有发展。采用超滤等技术处理除油废水,除油废水被回收利用,并且极少量排放。低锌和低锌锰改性磷化由于具有优异的耐蚀性正在取代常规锌盐磷化技术。详细介绍了低锌和低锌锰改性磷化涂层的特性与磷化液的组成,探讨了磷化层的结构和性质之间的关系。简要介绍了有机磷化剂的基本概念和在涂料涂装工业中的应用情况。
0 引言
国内外涂装行业的技术人员已经充分认识到漆前表面预处理的重要性。漆前表面预处理不仅仅是通过适当的处理使工件表面能够涂装,而且也极大地影响涂层的性能,如增强涂层的附着力,提高涂层的耐蚀性。国外有一句格言式的说法:“好的漆前表面预处理可以使普通的涂料得到良好的涂层,没有好的漆前表面预处理即使有优质的涂料也得不到优质的涂层。”漆前表面预处理在我国指的是除油、除锈、磷化。我国文献上报道的工艺较多,而有关机理方面的报道较少。本文结合有关文献资料就这些方面在国际上发展和改进进行介绍分析。
1 除油技术
我国涂装工艺中除油、除锈的油、锈是指待处理工件表面的有机污染物和无机污染物。在国外化学除油中表面活性剂被广泛应用。为了达到好的除油效果,在不同的场合下应用不同的表面活性剂,相应地,除油机理也有发展。除油废水被重新循环利用,极少量地排放。
1.1 表面活性剂的应用及除油机理。
国外表面活性剂品种众多,而且应用广泛。在除油过程中选择表面活性剂除了考虑HLB值(亲油亲水平衡值)外,还应考虑以下因素:(1)温度。因为每一种表面活性剂使用的温度范围各不相同,即:一种表面活性剂在一个温度范围内有表面活性,在另一个温度范围则可能完全消失。高温、中温、低温的化学除油液分别采用不同的表面活性剂组成,以求达到最好的清洗效果。我国涂装行业应采用低温或室温除油,以节约能源。(2)操作。喷洗用除油液和用回收水配制的除油液中要用低泡表面活性剂。用于浸泡的除油液以及清洗喷砂件的除油液中要采用高泡表面活性剂。采用喷淋或喷雾清洗技术,可以大幅度减少用水量。(3)一般选用非离子型表面活性剂,因为它们清洗效率高而且低发泡。如果选择得当,几种表面活性剂配合使用效果更好。表面活性剂还应具有分散作用,又称抗絮凝作用。从工件上清洗下来的污染物要求处于分散状态,表面活性剂应该阻止它们聚集,即应该具有抗絮凝作用。
使用表面活性剂需要考虑水的硬度。因为清洗水中常含有Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+而具有一定的硬度,这些离子在清洗过程中和表面活性剂作用产生沉淀附着在工件表面上,影响表面活性剂的清洗效果。只有加入螯合剂把这些离子螯合,才能使表面活性剂充分发挥作用,获得好的清洗效果。
在喷洗过程中,油污附着在工件表面上,传统的乳化、皂化很难快速除油。只有表面活性剂迅速把油污置换掉,才能快速除油。检索我国有关文献,无论在喷洗用表面活性剂的研究或喷洗机理的研究中都未见置换方面的报道。采用喷洗、浸洗相结合的除油方式,能够提高除油的效果。
在清洗过程中,除油液和工件之间的相互作用能够很有效地提高除油效率。我国许多工厂采用的电化学除油就是靠工件表面产生的氢气或氧气来剥离油污分子提高除油效率的。超声波辅助除油也同样有效,它能增强除油液和工件之间的相互作用。同样,在除油槽中用压缩空气或搅拌设备进行搅拌,能够提高除油效率。
因此,化学除油机理包括以下8种作用:润湿、乳化、皂化、溶解、置换、螯合、分散和机械冲刷作用。
它们为在不同场合下化学除油选择表面活性剂提供理论指导。
1.2 化学除油废水的处理
我国漆前预处理主要的药品消耗是除油剂、除锈剂和磷化剂。大部分企业把漆前处理的废水直接排放,污染环境。为减小除油废水对环境造成的影响,应当采用适当的表面活性剂和喷浸结合的方法以提高除油效果;应采用低碱除油溶液替代目前的高碱除油溶液;把除油废水进行循环使用,可以大幅度减少除油废水排放量。
在美国,化学除油废水的排放标准是由EPA(environmentalprotectionagency即环保署)和OSHA(occupationalsafetyandhealthadministration即行业安全健康管理局)设置的。为达到这些排放标准,美国企业一般采用适当的清洗设备,以实现清洗废水的回收循环使用。这样可以达到废水超低量排放的目的。如D櫣RR公司报道他们清洗设备的废水排放量仅有传统清洗方法的1%,有的公司甚至报导他们的清洗设备能达到零排放。他们主要是采用过滤器把悬浮固体除去,再用超滤技术实现清洗废水的回收循环使用。超滤技术在电泳涂装中广泛应用,是很成熟的技术。靠控制半透膜的孔径,可以控制要除去物质粒径的大小。超滤作用可以连续地除去油、脂和分散细小的物质而不影响除油液中的有效成分,而且在循环除油液的过程中起到搅拌作用,提高除油的效果。该技术能够使化学除油溶液在被处理的过程中再补充一些有效成分,仍就可以继续使用。我国也有超滤技术、反渗透技术或离子交换树脂技术等处理表面处理废水的设备。涂装行业应当加强环保意识,采用新技术以减少废水排放。