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防腐蝕涂料的性能與選擇,
2019年11月15日    閱讀量:1278    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

1.基本情況

1.1 分類

涂料是一種化工材料,涂碩于物體表面能保護其不受環境的侵蝕,并能賦予裝飾、標志和偽裝等功能,而且施工方便。顧名思義,防腐蝕涂料的目的主要是用于防止各類底材的腐蝕。


通常人們把防止金屬尤其是黑色金屬腐蝕的涂料稱為“防腐蝕涂料”涂料在線coatingol.com。在過去,主要采用天然油脂來生產涂料,如植物油脂中的豆油、椰子油、蓖麻油以及動物油脂中的魚油、豬油等,因此在我國人們普遍稱之為“油漆”。


隨著工業的發展,天然油脂的使用越來越少,而更多地采用石油化工所提供的各類性能優越的合成樹脂,因此,現在更為科學的名稱應該為“涂料”,而油漆僅僅屬于其中的一類。這里還應該區分“防腐蝕涂料”和“防銹涂料”:①在自然條件下防止金屬產生銹蝕的涂料為防銹涂料;②防止各種腐蝕介質引起腐蝕的涂料為防腐蝕涂料。一般工業介質的腐蝕性比自然條件更為嚴重,因此防腐蝕涂料具有更高的性能,也就是說,防銹涂料不一定能防腐,但是防腐涂料一定是能夠防銹的。


1.2 防腐涂料的特性

所有 涂 料 都具有防腐蝕功能,只不過程度不同。為了更好地發揮涂料的作用,人們將這方面的功能進行強化,并單獨分出來成為一個分支。相對于一般涂料.防腐蝕涂料有如下特點:

1.2.1 組成

成膜物越來越多地采用熱固性合成樹脂,以增強涂層的防腐蝕性能,含有較多的防腐蝕顏填料,因此固體含量比較高,單次涂刷的涂層比較厚。天然成膜物(天然油脂類)由于資源和性能方面的制約而使用得越來越少。

1.2.2 性能

涂層 的 裝 飾性能不是特別好,但是對于金屬底材的處理要求比較嚴格;防腐蝕的要求使得這類涂料具有較強的針對性,而很少有一種涂料解決全部防腐蝕問題的情況。所以,深人了解防腐蝕涂料性能,才能更好地、有針對性地利用它,達到防腐蝕的目的。


2 涂層系統及其作用

防腐蝕涂料涂層系統一般由底漆、中間漆和面漆組成,特殊情況下還需要膩子層。

2.1 底漆

底漆是整個涂層系統中極其重要的部分,有如下特點:

(1) 對底材有良好的附著力。

(2) 因為金屬腐蝕時在陰極呈陽性,所以底漆基料宜具堿性,如氯化橡膠和環氧樹脂等。

(3) 底漆的基料具有屏蔽性,阻擋水、氧、離子的透過。

(4) 底漆中應含較多的顏料填料,其作用是:增加涂層表面粗糙度,因而提高與上層的層間附著力;降低底漆的收縮率;顏料填料粒子能減少水、氧、離子的透過。

(5) 一般底漆的厚度并不大,以減小收縮應力,避免降低附著力。

(6) 底漆應對底材具有良好的潤濕性,對于焊縫,銹痕等部位能滲人較深。

常用的底漆有紅丹底漆、鐵紅底漆、富鋅底漆、帶銹底漆、磷酸鹽底漆等。

2.2 中間漆

中間漆的主要作用是:

(1) 與底漆和面漆具有良好的附著性,起到承上啟下的作用。

(2) 在重防腐涂料中,中間漆的作用主要是增加涂層體系的厚度,以提高整個體系的屏蔽性能。

2.3 面漆

面漆的主要作用是:

(1) 遮蔽日光紫外線對涂層的破壞。

(2) 起裝飾和標志作用。


3 技術性能指標

防腐蝕涂料的技術性能指標主要有3類:

(1) 液態的技術指標,也就是涂料未涂刷成膜時的指標,如固體含量、細度、粘度、遮蓋力、單位面積使用量等。

(2) 涂膜的物理機械性能指標:涂膜的一般基本性能指標,如附著力、柔韌性、硬度、涂膜厚度、光澤、耐磨性等,還有涂膜的耐光性、耐熱性以及電絕緣性等。

(3) 涂膜的耐腐蝕和耐介質指標:防腐蝕涂料的主要指標,評價涂料的防腐蝕性能,如耐酸堿鹽的性能、耐水性、耐石油制品和化學品、耐濕熱性、耐鹽霧性能等。

上述各項技術指標從不同的方面說明了涂料產品的特性。比如固體含盆、遮蓋力等指標重點表明涂料的經濟性;附著力、柔韌性等指標表明涂料產品的基本性能;而耐介質性能指標則說明涂料的防腐蝕性能水平。涂料產品的某些技術指標是相互一致的,比如,固體含量越高其粘度越大,涂層厚度越大其耐介質性能越好、硬度越高耐磨性越好等;而另一些則是相互矛盾的,比如柔韌性越好則其硬度可能會下降,涂層越厚其柔韌性下降等。因此,涂料的技術指標在某種程度上代表著諸個矛盾的平衡點,苛求其全面而完美是不現實的。


4 主要品種與性能特點

目前國內的防腐蝕涂料品種很多,各種檔次的都有。隨著技術的不斷進步、環保法規的日益強化和工業防腐蝕要求的提高,許多性能差、檔次低的品種不斷被淘汰,代之以性能更好,甚至于水性化的產品。因此本文著重介紹目前應用比較多的中高檔次的品種。

4.1 環敘樹脂系列

這是一類目前應用最廣泛的防腐蝕涂料。它具有非常優秀的附著性能、防腐蝕性能尤其耐堿性能、機械性能等,但是由于分子結構中含有芳香結構,因此其耐候性較差,不宜應用于戶外,同時耐酸性能也不是很理想。在低溫環境下(10℃以下),固化速度很慢甚至難以固化,因此冬季應用受到限制。充分利用其優點、降低其不足而開發性能更加優良的防腐蝕涂料品種,是目前環氧樹脂類防腐蝕涂料的技術關注點。例如知本化工科技有限公司根據實際需求,相繼開發的“高性能耐溫重防腐涂料”和“低溫固化環氧樹脂防腐蝕涂料”,在此方面作出了一些有益的嘗試。前者除具有一般環氧樹脂涂料的優點外,耐酸性能大大提高,可以在100℃的條件下長期耐受酸堿鹽的腐蝕,已經成功地應用于遼陽石化的催化反應器和聚乙烯均化料倉內壁、大連熱電集團鍋爐除塵器內壁

防腐蝕;后者可以在0-5℃條件下固化,其防腐蝕性能與普通環氧樹脂防腐蝕涂料相比也有很大的提高。

4.2 聚氮酪樹脂

相比較而言,這類涂料具有更加全面的性能:耐酸堿鹽性能、機械性能和優秀的裝飾性能.因此現在多用于家庭的裝修和高級汽車修補涂料(脂肪族聚氨醋類)。但是常用的芳香族類由于其分子結構的原因,而表現為耐候性較差,如果用于室外露天環境會發生變色、粉化等現象。由于這類涂料在國內的商品化應用是在上世紀80年代末期,因此在防腐蝕行業人們對它的認識不象環氧樹脂那樣深刻,、其應用范圍和數量比環氧樹脂要少得多。由于其優良的性能,尤其是在低溫、常溫和高溫烘烤條件下均可以固化,預計今后聚氨酷樹脂防腐蝕涂料的應用將會不斷增加,特別是脂肪族聚氨醋涂料,會逐步從高端應用走向防腐蝕領域。



4.3 乙烯樹脂系列

主要包括過抓乙烯類、氯磺化聚乙烯類和高氯化聚乙烯類等。前兩種屬于比較早的產品,后者出現于上世紀90年代。它們共同的特點就是在常溫條件下具有優秀的耐酸堿鹽、耐候性等特點,應用于化工設備、大型戶外設備以及各類酸堿鹽水溶液儲罐內壁防腐蝕。但是它們的耐油性能不好,在高溫條件下不穩定。另外,前兩種的初期產品具有很低的固體含量,需要多道涂裝施工才可以達到防腐蝕要求,因而大大限制了它們的應用。高氯化聚乙烯(HCPE)類與過氯乙烯和氯磺化聚乙烯相比,具有如下特點:

(1) 防腐蝕性能相當,并且在部分指標方面更為優秀;

(2) 單組分,施工更加方便,有利于儲存和運輸;

(3) 固體含量高(50%左右,與之相比的小于30%),一次涂裝可以得到更厚的涂層,減少VOC排放,更有利于節省成本和環境保護。

因此,H CPE類防腐蝕涂料正逐步取代過氯乙烯和氯磺化聚乙烯類,其應用數量在逐步上升。

4.4 橡膠類

抓化橡膠防腐蝕涂料具有涂層耐久、耐候性能,干燥快速不受施工溫度限制;單組分、無毒、無層間附著,是一種高效防腐蝕涂料。制成厚漿型涂料,多用于集裝箱、海洋設施、大型罐體的外壁防腐蝕,也用于石油化工設備的內壁防腐蝕,具有良好的耐酸堿鹽和水的性能。

4.5 其它

常用的有瀝青及改性瀝青類防腐蝕涂料、酚醛樹脂類防腐蝕涂料、吠喃樹脂防腐蝕涂料等,特殊的品種有有機硅耐高溫防腐蝕涂料、含氟樹脂防腐蝕涂料、水性無機防腐蝕涂料等。耐高溫防腐蝕方面經常使用的有機硅類涂料相對比較成熟,添加一些特殊的填料如金屬粉末或者硅酸鹽類可以使涂層的耐溫性能達到7001C。并且具有優秀的耐候性能。但是這類涂料不能用于直接接觸介質的防腐蝕.而只能用于沒備的外壁。目前國內外均沒有在較高溫度下(500℃以上)能防止直接介質腐蝕的耐高溫涂料。漆酚硅類涂料和有機氟涂料可以達到300r-左右耐受高溫介質的腐蝕,但是存在著成本偏高的問題,而且就目前國內情況來看,還沒有真正意義上的以含氟有機物為主要成膜物的有機氟防腐蝕涂料。


5 選擇

防腐蝕 是一項綜合性工程,有諸多方面需要進行選擇。防腐蝕涂料的選用是該項工程的第一位。就目前的技術和產品水平,還沒有一種防腐蝕涂料可以解決所有的防腐蝕問題,而只能采取“對癥下藥”的方式進行針對性的選擇。因此,搞清楚腐蝕產生的原因、明確防腐蝕要達到的目的是最為重要的。根據腐蝕介質的種類和性質以及防腐蝕的目的,結合涂料供應廠家的產品介紹,確定防腐蝕涂料的品種和施工工藝,必要時與涂料生產和技術方面的人員進行交流,以正確選擇涂料品種及施工工藝。

5.1 一般性原則

在選擇防腐蝕涂料時,一般應考慮以下因素:

(1) 附著性能。這是防腐蝕涂料的最根本的性能,否則“皮之不存,毛將焉附”。一般必須考慮對不同底材的附著力以及層間附著力。

(2) 對腐蝕介質的穩定性。針對腐蝕產生的原因,選擇防腐蝕涂料應長期穩定。

(3) 底面漆的配套性能。包括層間附著力,是否會產生“溶脹”現象等。

(4 ) 相適應的物理機械性能。如是否要求裝飾性,有無外力沖擊以及耐磨等要求。

(5) 經濟合理性。需要綜合考慮經濟合理性問題,而不僅單獨核算涂料的單價。表1 給出了常用防腐蝕涂料的性能比較。

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5.2 技術經濟性原則

涂料的品種眾多,性能各異,工業和經濟的發展對于涂料性能的要求也越來越高,防腐蝕涂料的針對性也越來越強,以往一種涂料作為“萬金油”而到處使用的現象正逐漸消失。怎樣在如此眾多的品種之中選擇合理的防腐蝕涂料,除了上述技術性原則以外,還必須考慮經濟性。在確定了技術要求以后,即可根據廠家產品的說明書或其他資料來考慮涂裝工作的經濟性指標。


(1) 涂料產品的單價。貨比三家,比質比價都是可以作到的。此處需要注意的問題在于,涂料產品是很多原材料的混合物,使用者難以區分其中的優劣,有的廠家以次充好。比如在鐵紅底漆中以紅土代替氧化鐵紅而大大降低成本;在面漆中以氧化鋅甚至其他廉價填料代替欽白粉等,這樣做的結果是成本可以降低數倍,因而其售價也很低,但是產品的應用效果肯定無法達到要求。

(2) 涂料的固體含量。除粉末涂料以外,多數涂料都是固體在液相中的分散體,也含有一定量的溶劑。技術指標中固體含量表明最終能保留在被涂物表面的成膜物的含量,其余屬于揮發性成分。因此,價低但是固體含量不高的涂料等于在出售溶劑,不僅影響質量,也不利于環境保護。因此,在比質比價的時候需要特別注意。

(3 )涂料的粘度。涂料粘度指標應當與固體含量指標結合起來考察。目前技術水平高的樹脂產品(成膜物)具有比較高的固體含量和比較低的粘度,所以表觀上的感覺是涂料比較“稀”。因此不能僅僅以直觀的稠稀判斷涂料的固體含量的高低。相反有些產品為了獲得表觀的高粘度,采用固體含量不高但是粘度卻非常大的樹脂,甚至為了達到這一目的而采用添加增稠劑的辦法來增加涂料粘度,這樣做不僅用戶經濟七造成損失,也會給施工和最終涂層技術性能帶來不良影響。

(4) 涂層的防腐蝕壽命。涂層對于腐蝕介質的“容忍”穩定是有一定的期限的,隨著時間推移,涂層本身在各種介質及能量(熱、光、紫外線等)的作用下將逐漸老化變質,因此防腐蝕涂層具有壽命期限。對于一種防腐蝕目的,可以選擇不同的防腐蝕涂料,這些產品具有相近的性能但是防腐蝕壽命可能有比較大的差別。比如,單組分丙烯酸自干涂料和丙烯酸/縮二脈雙組分涂料都具有良好的防止大氣和紫外線腐蝕的功能,但是前者的防腐蝕壽命一般為5年左右,而后者可以達到巧年,有3倍的差距。所以在選擇涂料品種時除單價的對比,更應當結合防腐蝕壽命來比較其綜合經濟成本。

(5) 施工成本。防腐蝕涂料的施工在整個防腐蝕工程中占有相當大的比例,一般講的“三分漆七分用”恰好體現了這一現象。不同品種的防腐蝕涂料對于底材處理要求的嚴格程度不同,因此其施工成本也不同,必須進行噴砂處理和手工處理的成本方面差別很大;同時結合涂料固體含量指標,達到相同防腐蝕涂層厚度時,固體含量越高的涂料其施工道數越少,因而成本會降低。比如,傳統的氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料的固體含量在25%左右,而新型的高氯化聚乙烯涂料在50%左右,要達到一般工業大氣防腐蝕要求,前者需要涂刷四道底漆和四道面漆,而后者均減半,施工費用將會有1倍左右的差距。

總之,防腐蝕是一項綜合系統工程,必須考慮防腐蝕涂料的技術性能指標,同時結合多個方面因素考慮經濟指標,才能作到性價比的完善。


6. 結語

科學技術的進步使得防腐蝕涂料產品越來越細化,其針對性越來越強。充分了解防腐蝕涂料的品種、性能指標和特點,對于防腐蝕工程的涂料應用非常重要。同時也必須考慮涂料應用的經濟性,在比較的基礎上綜合考慮各種因素,以使防腐蝕工作更加完善。


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