厚膜型無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐涂料的研究

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1、中國(guó)涂料在線www.coatingol.com厚膜型無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐涂料的研究蔣健明，陳正濤(海洋化工研究院，山東青島266071)摘要：比較了不同環(huán)氧樹脂、環(huán)氧固化劑、顏填料、助劑等的特性，制備了厚膜型無(wú)溶劑環(huán)氧涂料，并進(jìn)行了各項(xiàng)性能的檢測(cè)，結(jié)果表明，該涂料具有極低的VOC含量，符合環(huán)保要求，適用于要求長(zhǎng)效防腐的鋼構(gòu)件。關(guān)鍵詞：無(wú)溶劑涂料；環(huán)氧涂料；重防腐涂料；厚膜型涂料1引言21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，國(guó)家對(duì)海洋的開發(fā)力度在逐步加大，以港口經(jīng)濟(jì)、海洋經(jīng)濟(jì)作為支柱經(jīng)濟(jì)。隨著各種開發(fā)海洋的作業(yè)平臺(tái)如港口、浮船、船舶、海上石油鉆采平臺(tái)、海洋勘探設(shè)備的建設(shè)，因其中大部分采用

2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施，且許多部位要求防腐期效與設(shè)備的使用期效相當(dāng)，這些設(shè)施在使用過(guò)程中經(jīng)常受到海洋鹽霧、海水的侵蝕，陽(yáng)光直射使表面溫度高達(dá)6O℃。強(qiáng)烈紫外線的照射、一些機(jī)械的碰撞，致使材料被腐蝕破壞，影響設(shè)施的正常使用，甚至造成事故。采用溶劑型防腐涂料進(jìn)行保護(hù)，要滿足長(zhǎng)期防腐的要求，往往需要涂裝多次，每道施工間隔長(zhǎng)，不但增加了施工成本和延長(zhǎng)了工期，而且易造成涂裝缺陷，使涂層防腐期效不理想，需定期進(jìn)行重涂維修，尤其對(duì)于港口的鋼管樁、海上石油鉆采平臺(tái)水下部位的維修需要潛水員進(jìn)行水下作業(yè)，耗費(fèi)巨大。在船舶、勘探設(shè)備的壓載水艙等密閉狹小的部位進(jìn)行涂裝時(shí)，采用溶劑型涂料，往往因通風(fēng)不

3、良，易燃易爆的有機(jī)溶劑揮發(fā)，造成揮發(fā)性氣體積聚形成火災(zāi)隱患，且有機(jī)溶劑對(duì)施工人員、船員的身體也造成不可彌補(bǔ)的損害。用無(wú)溶劑涂料取代溶劑型涂料是防腐涂料的發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)溶劑涂料符合環(huán)保法規(guī)的要求，單道施工就能得到厚涂層，提高防腐效果，降低火災(zāi)隱患，縮短工期，提高設(shè)備的利用率。涂料防腐期效與涂層特性的數(shù)學(xué)公式如下：式中：L——涂層的防腐壽命；h——涂層厚度；D——水和氧氣在涂層內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)；τ——水分透過(guò)后的涂層的壽命，是膨脹內(nèi)部壓力(PB)和涂膜剝離層應(yīng)力(σn)的函數(shù)。從上式可以看出，涂層厚度、涂料密閉性對(duì)涂料的防腐壽命起著十分重要的作用。厚膜型無(wú)溶劑環(huán)氧涂料施工時(shí)

4、基本無(wú)溶劑揮發(fā)，并可以減少涂層中的揮發(fā)性氣孔，提高涂層密閉性，單道涂膜能達(dá)到400μm，具有長(zhǎng)效防腐性。2試驗(yàn)部分中國(guó)涂料在線www.coatingol.com2．1原料和試驗(yàn)儀器設(shè)備液態(tài)環(huán)氧樹脂616、618、6101，工業(yè)級(jí)，無(wú)錫樹脂廠等；環(huán)氧固化劑聚酰胺140、T31等，天津延安化工廠；活性稀釋劑5748、660、600、6360，上海樹脂廠等；磷酸鋅等防銹顏料；云母氧化鐵、硫酸鋇等填料；助劑。試驗(yàn)儀器設(shè)備：S-65三輥機(jī)、SFJ-400砂磨分散多用機(jī)、QCJ型漆膜沖擊器、Q—FOG鹽霧試驗(yàn)箱。2．2配方設(shè)計(jì)比較不同類型的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧固化劑，確定涂料樹脂體

5、系。添加不同的顏料和涂料助劑，按不同配比研磨制漆，進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。2．3性能測(cè)試性能測(cè)試結(jié)果見表1。表1檢測(cè)項(xiàng)目及指標(biāo)3結(jié)果與討論。3．1樹脂基料對(duì)涂料性能的影響3．1．1環(huán)氧樹脂對(duì)涂料性能的影響無(wú)溶劑環(huán)氧涂料重點(diǎn)需要解決涂料的常溫施工性能與涂料韌性、防腐性能之間的綜合平衡。環(huán)氧樹脂隨著其相對(duì)分子質(zhì)量的變化和樹脂類型不同，其特性也有較大的區(qū)別。對(duì)雙酚A型616、6101、618的黏度、低溫結(jié)晶性能、反應(yīng)活性、防腐性能、機(jī)械性能進(jìn)行了比較。雙酚A型618等液態(tài)環(huán)氧樹脂常溫黏度大于12Pa-s，尤其在低溫時(shí)618、616、6101等環(huán)氧樹脂黏度增加較大，加工變得十分困難

6、；雙酚A型環(huán)氧樹脂隨其相對(duì)分子質(zhì)量的降低，分子中的羥基含量降低，缺少羥基的催化作用，樹脂的反應(yīng)活性降低，與固化劑的膠化時(shí)間延長(zhǎng)，更利于施工；雙酚A型環(huán)氧樹脂隨其相對(duì)分子質(zhì)量的降低，對(duì)應(yīng)的防腐性能略有下降，但仍能滿足目標(biāo)的防腐要求；由于分子鏈的變短，涂層的柔韌性降低，脆性增大。雙酚F型較雙酚A型有更好的防腐效果，但它所得涂層的機(jī)械性能略差，尤其脆性較大。綜合以上環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)，為得到具有良好的加工性能，較長(zhǎng)的施工期效、防腐性能和低溫可操作性，以618環(huán)氧樹脂作為環(huán)氧涂料的主要基料。3．1．2活性稀釋劑對(duì)涂料性能的影響中國(guó)涂料在線www.coatingol.com為進(jìn)

7、一步降低樹脂黏度，采用活性稀釋劑來(lái)稀釋環(huán)氧樹脂。通過(guò)對(duì)單、雙、三官能度的多種活性稀釋劑進(jìn)行比較，660、600類活性稀釋劑氣味較大，稀釋效率高，但對(duì)涂料的增韌改性效果不明顯，對(duì)膠化時(shí)間無(wú)明顯影響。5748毒性小，稀釋效率高，但與胺類固化劑的混容性差。最終采用聚醚型環(huán)氧樹脂6360作為環(huán)氧樹脂的稀釋和增韌劑，延長(zhǎng)體系的膠化時(shí)問(wèn)。將此活性稀釋劑添加到樹脂體系中，大大降低了涂料的體系黏度，同時(shí)提高了體系的柔韌性和抗沖擊性能。添加5％聚醚型環(huán)氧樹脂6360，清漆漆膜經(jīng)50cm沖擊，未見開裂脫落現(xiàn)象。隨著顏料量的增加，色漆的抗沖擊性能降低，相應(yīng)的增韌劑的用量需要提高，當(dāng)聚醚

8、型環(huán)氧樹脂