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防腐涂料的研究與發展,從防腐涂料的分類出發,分析了防腐涂料的應用情況,為防腐涂料的研究與發展提出相應的依據
2019年11月21日    閱讀量:327    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 防腐涂料的類型

1. 1 環氧樹脂防腐涂料

環氧樹脂是平均每個分子含有兩個或兩個以上環氧基的熱固性樹脂。環氧樹脂涂料的主要成分是環氧樹脂及其固化劑,輔助成分有顏料、填料等。由于環氧樹脂具有易加工成型、固化物性能優異等特點,在金屬防腐中被廣泛應用,通過環氧結構和膨脹單體改性、環氧合金化、填充無機填料等改造后可以制成防腐涂料涂料在線coatingol.com


環氧樹脂涂料具有優良的物理機械性能,具有較強的金屬附著力,也具有較好的耐化學藥品性和耐油性,尤其是極強的耐堿性。


作為近幾年發展起來的金屬顏料,不銹鋼粉末活潑性不強,尤其是在高溫強蝕環境中,其防護性極好,因此,不銹鋼粉末既可用來作為主要顏料,也可作為復合顏料的一部分,與黏合劑組成防護性涂料。M Selvaraj[1]研究發現,采用極化方法可以實現環氧樹脂與不銹鋼顏料的最優化組合,生成的環氧粉末涂料可以彌補環氧樹脂表面耐磨性差的缺點,因此可直接在露天環境中使用。


這種涂料是雙組分涂料,一部分是由70%的聚酰胺溶于二甲苯而得,另一部分則是將70%的環氧樹脂溶于二甲苯、甲基異丁酮、丁基合成橡膠等溶纖劑,用時將兩者混合即可。通過加速壽命、力學、電化學等方法測試可知,該涂料有良好的力學性能以及在NaCl 等溶液中長期保持金屬形貌穩定的特性。


為了提高環氧樹脂涂料的耐熱性,可利用硅酮的耐熱性將環氧樹脂與少量硅酮樹脂混合制成新的耐熱防腐涂料。這主要是因為硅酮中—Si—O—Si—的存在使涂料熱穩定性較好,而—Si—C—則保證了涂料的固體成分。


先將環氧樹脂與甲基異丁酮等混合組成溶劑,然后將硅酮樹脂加入上述溶劑,再用二甲苯進行稀釋,并加入聚酰胺作為固化劑。通過分光鏡和電化學顯微鏡觀察可發現涂料的熱穩定性有了顯著提高,對甲苯、三氯基甲苯等溶劑也有良好的抵抗力。另外,M Dhanalakshmi 等[2]研究了環氧樹脂涂料,發現它在潮濕的環境下防腐能力較差,使用酮亞胺代替常見的聚酰胺、聚胺,由于酮亞胺水解后生成的胺可以與環氧樹脂作用,從而達到耐水防腐目的。


如果將環氧樹脂與氯化橡膠、硅酮樹脂共混生成聚合物類型涂料,利用橡膠對水蒸氣等腐蝕介質的阻隔性和硅酮的耐高溫性,可以用單層涂膜來實現普通多層薄膜的防護功能。


1. 2 聚氨酯防腐涂料

聚氨酯涂料是一種以聚氨酯樹脂為基料,以顏料、填料等為輔料的涂料。聚氨酯涂料對各種施工對象和環境的適應性很強,可以在潮濕環境和底材上施工,也可以在低溫下固化。這種涂料有聚醚、聚酯、環氧樹脂以及丙烯酸樹脂雙組分聚氨酯涂料,也有單組分濕固化聚氨酯涂料。


王永偉等[3]取聚氨酯作為基體,加入聚四氟乙烯、氧化鐵、鈦白粉等填料,研制出一種雙組分常溫固化涂料。通過正交試驗及極差分析得出最佳配方: 如取10 g 聚氨酯,4 g 聚四氟乙烯,0. 5 g 氧化鐵以及0. 5 g 鈦白粉進行試驗時,可得涂層的綜合性能最佳,這個配方的涂層附著力為0級,磨耗量為0. 018 g,硬度為3H12。


田軍等[4]以聚氨酯和γ 線輻照的聚四氟乙烯組成的耐磨防腐涂層,通過用傅立葉紅外光譜等分析了涂層表面的化學結構及形貌,發現含有適量的聚四氟乙烯涂料,其涂層表面密實,可富集聚四氟乙烯并與聚氨酯樹脂形成牢固的結合,具有良好的耐磨性及抗腐蝕性。另據研究發現,互穿網絡防腐涂料性能較好,這種涂料是塑料網絡和橡膠網絡相互貫穿形成的線穿網絡聚氨酯,在常溫下,產品對鹽水、鹽酸、磷酸、硫酸、苛性堿、汽油等具有優良的耐腐蝕性能和物理機械性能。


1. 3 富鋅樹脂防腐涂料

富鋅涂料包括無機和有機兩種類型,無機類富鋅涂料使用硅酸烷基酯、堿性硅酸鹽為基料,有機類富鋅涂料主要使用環氧樹脂為基料。前者對金屬有極好的防銹和附著力作用,且在耐熱性、導電性、耐溶劑性方面都優于后者。由質量含量為70% ~ 90% 的鋅粉與正硅酸乙酯制成的富鋅涂料,具有較強的耐磨性、耐熱性和耐溶劑性,還要較強的防銹性。這主要是因為鋅粉具有陰極保護作用。


但其具有涂膜韌性差的缺點,通常需加一些有機樹脂進行改性,如一種重防腐、耐高溫的新型涂料———HWE 型無機硅酸鋅底漆已開發成功,該油漆主要由超細鋅粉、烷基硅酸酯、特種助劑、顏填料、固化劑等組成。該涂料熟化期短,黏度適中,具有優異的耐熱、耐腐性。


李艷云等[5]人通過分析、比較,找出制備硅酸鹽富鋅涂料的理想配方。其中鋅粉35 ~ 60 g,高模數硅酸鹽溶液為110 ~ 150 g,增稠劑0. 1 ~ 0. 5 g; 因此制得的水性無機富鋅涂料的工藝過程環保,防腐性能優良,零VOC( 揮發性有機化合物) 排放,且涂層具有良好的附著力,防腐性能較強,是一種較有發展潛力的防腐蝕涂料。


1. 4 高固體分防腐涂料

在普通防腐涂料中,一般大約含40%的可揮發成分,這些涂料大部分為有機溶劑,在施工后會揮發到大氣中去,既造成了涂層缺陷,不能滿足防腐要求,同時也污染了環境。因此,降低其可揮發組分,提高涂料的固含量,是涂料開發新的研究和發展方向。因此,我們將質量固含量( 質量分數) 在80%或體積固含量( 體積分數) 在60%以上的涂料稱之為高固體分涂料( HSC) ,其防腐性能優越。


目前,國外已研制出固體質量含量高達95%的防腐涂料,該涂料有優越的性能,已在水電工業和油氣田中得到廣泛應用,取得了很好的效果。方偉等[6]研究了高性能環氧改性聚氨酯類高固體分鱗片涂料的工藝制備,在涂料結構中,經偶聯劑處理的玻璃鱗片呈平行排列,對腐蝕介質的滲透形成多重屏障,具有化學穩定性佳、漆膜附著力強、抗堿性好的特點。主要技術指標如下: 固體質量分數90%; 柔韌性2 mm; 干膜厚度150 μm; 表面干燥時間≤1h,實際干燥時間≤24h; 耐鹽霧實驗時間1 200 h,涂層無裂紋、不起泡。


1. 5 水性防腐涂料

水性防腐涂料主要包括環氧、醇酸、丙烯酸、聚氨酯以及無機硅酸鋅涂料等。目前在工業防腐領域成功應用的水性涂料主要包括水性環氧涂料、水性無機硅酸鋅涂料、水性丙烯酸涂料等。在水性防腐涂料的制造過程中,一般不使用溶劑,其VOC 含量非常低,甚至能達到零的水平,可以說,水性防腐涂料是目前研究的熱點。吳道新等[7]人通過研究,合成了丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈( BA/St /AN) 水性乳液,并把該乳液作為基料,配制了不污染環境、適應性好、性能穩定的水性防腐涂料,適用于各種金屬構件的表面涂裝。李丹等[8]人采用苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯腈4 種單體共聚,制備了性能優良的水性防腐涂料乳液。最后的實驗結果表明: 復合乳化劑( SDBS/OP - 10) 的質量比為2 ~ 3,其用量為配方中單體總質量的3%,采用半連續法進行單體加料,至使用量為配方總質量的0. 4% ~ 0. 8%時,乳液的性能達到最佳水平。


2 防腐涂料的應用

防腐涂料首先具備了油漆的技術性能,如附著力。柔韌性、干度、細度以及黏度等; 其次防腐涂料具備了防腐的功能,如防腐、防霉和防潮等; 最后防腐涂料還具備了專業技術性能的特殊需求,如防腐涂料在防腐的基本功能需求,還具有屏蔽電阻效應、電極保護和濕附著力等保護作用。根據防腐涂料用途和功能的不同,防腐涂料起到了防護作用、功能性涂料作用以及特殊裝飾性作用,其中防腐涂料的防腐作用涵蓋了所有涂料。


防腐涂料也是一個功能性產品中的類部件,其在產品的整個過程中是一個系列產品。依據防腐涂料的用途和使用環境的不同,防腐涂料應用于專業金屬防腐、工業和民用建筑構件防腐和船舶防腐等,它不僅保護金屬構件產品,并且延長其使用壽命,保證建筑結構使用功能并提升建筑抵抗外界影響,確保船舶不受海水電解腐蝕并延長船體使用壽命。重度防腐是當前防腐涂料中應用最為廣泛的一種防腐手段,它涉及到各個領域,如能源工業、交通運輸、海洋工程等,它還廣泛應用于室外鋼結構、化工設備以及管道等。環氧樹脂防腐涂料是目前重度防腐中應用最為廣泛、最為重要的防腐涂料。


3 結束語

防腐涂料作為涂料工業的一部分,它不僅是現代化建設的保證,它更是在人類社會發展進程中的重要組成部分。為適應當前經濟和環境發展的需求,防腐涂料必須向著高效、環保、低毒、安全以及合理的方向發展,高耐久性、無污染、低成本和使用方便是目前防腐涂料發展的主旋律。


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