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重防腐涂料 ——环氧系列涂料的研究与应用

发布时间:2019-08-20 14:10:24来源: 环氧树脂及应用公众号作者: webmaster
前言

材料腐蚀是全世界面临的一个严重问题。腐蚀不仅消耗了宝贵财富, 而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。据报道,目前全世界每年因腐蚀造成的经济损失约10000亿美元,为地震、水灾、台风等自然灾害总和的6 倍, 占各国国民生产总值(GNP)的3%~ 5%。钢铁因腐蚀而报废的数量为当年产量的25%~ 30% 。2000年美国因腐蚀造成的损失达到3 000多亿美元。我国2009 年因腐蚀造成的经济损失达到了7000 亿元人民币,相当于当年我国国民经济总产值的5% 。可见腐蚀的防护十分重要。因此,研制高性能的防腐涂料刻不容缓。近年来在工业发达国家, 重防腐涂料(Heavy- duty Coating) 产品和产量已占涂料市场的7%左右。估计近几年国内防腐涂料产量达到 450 kt, 其中价格低廉的酚醛防锈、醇酸防锈涂料仍广泛用在一般防腐涂装中, 而重防腐涂料配套体系在近几年已得到较大的发展。

随着现代工业的发展,一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建,对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需要。人们提出的“重防腐涂料(HeavyCoating)”的概念,一般指在苛刻的腐蚀环境使用,包括底漆和面漆的配套涂料。简单地说:重防腐涂料就是使用寿命更长,可适应更苛刻的使用环境的涂料称为重防腐涂料。在化工大气和海洋环境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上,在酸、碱、盐和溶剂介质里,并在一定温度的腐蚀条件下,一般应能使用5年以上。重防腐涂料的应用涉及现代化各个领域,大型的工矿企业:化工、石油化工、钢铁及大型矿山冶炼的管道、贮槽、设备等;重要的能源工业:天然气、油管、油罐、输变电、核电设备及煤矿矿井等;现代化的交通运输:桥梁、船舶、集装箱、火车和汽车等;新兴的海洋工程:海上设施、海岸及海湾构造物及海上石油钻井平台等。以环氧树脂为主要成膜物质的涂料称为环氧涂料。每年世界上约有40%以上的环氧树脂用于制造环氧涂料,其中大部分用于防腐领域。环氧防腐涂料是目前世界上用得最为广泛、最为重要的重防腐涂料之一。

2、 涂料产品的研制开发

我们开发投产环氧系列防腐涂料主要有:①环氧煤沥青防腐涂料(底面漆) ;②氯磺化聚乙烯防腐涂料;③氯化橡胶防腐涂料;④环氧富锌底漆。每种涂料(底面漆)均由甲、乙双组份组成,以及配套使用的稀释剂。四种环氧系列防腐涂料是我公司科技人员吸取国内外其它厂家同类产品的优点,研制开发成功,经省质检部门认定,其附着力、柔韧性、耐磨性,抗酸、碱、盐性,抗微生物侵蚀及其它各种物理机械性能均达标准规定。该产品使用范围广,使用寿命可达20年之久。

3、生产工艺流程

上述四种环氧涂料均由甲、乙双组份组成,并加溶剂。

3.1乙组份(漆料部分)

按配料方案选配料→破碎、烘干、脱水过磅准确计量入釜,封严,送电加热,反应、脱水、回流、搅拌30~40分钟→研磨使其细度达到标准→放入分散机中,搅拌、调漆、测粘度(旋转粘度计)粘度达到标准出漆分装过秤→测固含量、附着力、柔韧性等物理机械性能,各项指标合格后包装入库。

3.2   甲组份(固化剂部分)

按不同环氧涂料方案配料→进入分散机中→送电、搅拌均匀→出料、过筛、分装过秤入库。

3.3  稀释剂部分

按各种环氧涂料配套使用的稀释剂配料方案配各种稀释剂→过滤、分装、过秤、入库。

4、原材料

4.1  主要成膜物质

环氧树脂、改性环氧树脂等市场均有销售。

4.2  次要成膜物质

颜填料、助剂、部分溶剂,原材料市场货源充足,质量稳定。煤沥青、滑石粉、氧化锌等原材料,由定点质量稳定供应商及时提供。

5、产品质量标准

本标准是依据最新国家标准化工作导则试行标准的一般规定。建立了质检机构,完善了质检规章制度,增加了各项目检测和仪器及器具,完善了各种检测方法,培养了检测人员。按最新国家标准,按涂料产品分类、命名、型号,参考国内各厂家制定的标准,请教了省内外有关专家,使企业在编制H—环氧系列,既考虑到其先进性,也便于根据标准规模工业化生产。特拟定公司生产的各种环氧系列涂料企业试行标准。

6、性能指标确立及其依据

6.1  指标项目的确定

本标准规定的产品主要指标为漆膜外观、粘度、细度、表干时间、实干时间、冲击强度、柔韧性、附着力、遮盖力、硬度及保证项目固含量,耐酸、碱、盐十三种性能指标。

6.2  主要项目指标的规定及依据

6.2.1漆膜外观

涂料外观颜色、有光、半光、无光等。

6.2.2粘度

粘度过大不易施工,成本增大,过稀易于流挂,漆膜厚度不够影响防腐效果。我们依据标准GB/T1723-93检测定为80-120S。

6.2.3 细度

细度过粗影响附着力及防腐效果,过细难形成规模生产,增加加工费用,依据GB/T6753-86检测标准定为≤80μm。

6.2.4干燥时间

参考其它企业标准,依据GB/T1728—89标准规定为:表干≤20min,实干≤4h。

6.2.5冲击强度

冲击强度衡量漆膜抗冲击能力。按GB/1732-93检测法规定为50kg/cm。

6.2.6柔韧性

柔韧性是保持漆膜的光整性而允许其漆膜最大变形,按GB/T1732-89检测方法规定为lmm。

6.2.7硬度

按GB/T1726-89检测规定≥0.5。

6.2.8遮盖力

遮盖力主要是衡量涂料的遮盖能力,降低消耗保证涂层质量,确保防腐目的,按GB/T1726-89检测方法规定。

6.2.9附着力

是体现漆膜与防腐构件的附着能力。附着力好,不起皮不脱落,防腐性能就好。按GB/T9286-89检测标准规定附着力为1级。

6.2.10固含量

固含量是各种涂料的保证项目。固含量的多少直接关系到漆膜厚度、消耗定额及经济效益。按GB/T1725-89检测方法规定涂料的固含量为:底漆>70%面漆>65%。

6.2.11耐酸、碱、盐水性

耐酸、碱、盐水性是环氧涂料必须保证指标,这种防腐涂料经常会受到酸、碱、盐水的腐蚀,经不起酸、碱、盐水的腐蚀,就谈不上好防腐涂料。这是必保指标。按GB/1763-79(89)规定为浸泡72h,不起泡、不生锈、不剥落。

7、防腐涂料施工要求

7.1  使用说明

各种涂料由底漆和面漆配套使用,各种型号的底漆和面漆均由甲乙双组分组成。使用时应把甲组份搅拌均匀,然后按比例(漆料 :固化剂=10:1)测配,充分混合,放置约30分钟后方可使用。漆料(甲、乙组份)应现配现用,配好后应在8小时内用完,否则会影响施工及防腐质量。施工时的温度一般不底于5℃,施工时或温度较低时粘度过大,可酌情加注少量稀释剂。

7.2  施工技术

7.2.1金属表面处理

金属表面涂复前表面处理的好环是影响防腐性能好坏的关键,使用该涂料的表面,必须合乎以下要求:

(1)必须清除表面灰尘、油污及其它杂质。对涂刷表面的大焊瘤、棱角、毛刺也要除去或倒角。

(2)应彻底除去金属表面锈斑、氧化皮、旧漆皮和残渣等,用喷砂或酸洗法处理时表面最好达到Sal级,用手工打磨时也应达到Stl级,除锈后应在8小时内涂刷底漆。

7.2.2 水泥表面处理

(1)水泥表面涂复前应有一定的光洁度,否则应用腻子抹平。

(2)涂复前基层表面含水率应低于5%。

7.3涂复施工

涂复可用滚涂、喷涂、刷涂等方法。

7.3.1涂复要求

涂刷时,涂层要均匀,底漆不许漏涂。表干即可涂面漆(一般约20min),否则时间过长会影响与面漆的粘结性。实接部分必须用相同的漆料,防腐层必须搭接,搭接长度100mm。

7.3.2复合涂层

要加强防腐效果时,采用玻璃布与漆料组成复合。即先涂一层底漆。待表面干后再涂一层漆 ;然后包扎第一层玻璃布,接着涂第二层面漆,从反方向包扎第二层玻璃布,再涂第三层面漆,待实干后,再涂第四层面漆。玻璃布可选用0.1mm厚的中无碱、无蜡品种,使用前对玻璃布最好能用化学试剂处理一下。

7.4   漆膜厚度与防腐等级及其选择

7.4.1每层漆膜厚度

底漆≤80μm

面漆≤100μm

7.4.2防腐等级

防腐层分为三个等级,具体要求见表1。

 

7.4.3防腐等级的选择

对地上管道、贮罐内外壁和地沟管道等,一般情况可选用普通防腐;直接埋地管道可根据土壤腐蚀环境选用不同等级和结构的防腐层;对高盐碱地区、沼泽地和公路、铁路、河流或必须穿跨越的其它恶劣腐蚀环境可选特强防腐。

7.5材料消耗

材料消耗,按每平米消耗涂料多少公斤计,

表2 材料消耗(kg/m)

 

7.6  注意事项

涂料久放会产生沉淀,搅拌后再配制使用,沉淀不影响防腐效果。涂料含有易燃、易爆挥发物,应密封并置于阴凉干燥通风处,还要远离火源。

8、结论

环氧系列涂料产品具有涂膜坚韧、耐磨、附着力好、耐化学腐蚀、耐碱、耐水、耐溶剂、耐油等性能优异的特性,并有良好的绝缘性。

主要体现在以下几个方面:

(1)特别良好的附着力。它是相邻界面之间产生吸引力,使环氧树脂涂层获得良好的附着力。

(2)优异的耐腐蚀性能。因固化涂层的附着力好,结构气孔小,使各种腐蚀介质难于渗透到金属表面。

(3)良好的机械性能。在固化过程中没有小分子副产物生成,不产生气体,体积收缩小,热膨胀系数也小,使涂层不至于因温度升高而产生龟裂。

(4)高度的贮存稳定性。环氧防腐涂料是防腐用户的首选产品,可以满足我国石油化工等行业防腐的需要。

参考文献:

[1] 陈士杰等.涂料工艺.北京:化学工业出版社.1996

[2] 王泳厚、刘杏慈编著.涂料防腐蚀技术300问.北京:金盾出版社.1995.9

[3] 战凤昌、李悦良编,专用涂料.北京:化学工业出版社.1996

[4] 李国莱、张慰盛、管从胜编著.重防腐涂料.

[5] 虞兆年防腐蚀涂料和涂装,化学工业出版礼北京(1998)

[6]  王光国,全面腐蚀控制,2(2002)23