介绍了氯醚树脂防腐涂层的性能 、 特点,研究探讨了氯醚防腐涂料配制过程中的原料选择及影响,展望了新型含氯重防腐涂料的应用前景 。
关键词:氯醚树脂;重防腐涂料;改性氯醚树脂
1 引言
众所周知,由于金属腐蚀能造成巨大的损失,所以重防腐涂料一直是金属防护和涂料工业中的一个重要研究课题 。 氯醚树脂是由 75% 氯乙烯和 25% 乙烯基异丁基醚共聚而成的聚合物,其无毒 、 无味 、 呈白色微细粉末状 。 它不含可皂化的酯键,分子链中氯原子结合又十分稳定,因此所制涂膜具有优异的耐水 、 耐酸 、 碱 、 盐腐蚀等性能;氯醚树脂不含反应性双键,因此不易被大气氧化而降解,所以涂膜耐光稳定性好,不易泛黄及粉化;又因氯醚树脂中含有共聚的氯乙烯醚键,从而使其与各种基材均能良好地附着 。 本文通过对氯醚树脂加以改性,制得了附着力佳,耐水性 、 耐化学腐蚀性 、 耐大气老化性等性能优良的底 、 中 、 面重防腐涂料,该涂料可广泛应用于石油化工企业的输油(气)管道 、 储罐和桥梁等户外钢结构防腐蚀保护 。
2 试验部分
2.1 试验原料
氯醚树脂 (MP-25) ,江苏利思德化工;氯化石蜡( 52 # ),江阴海通化工;环氧树脂( E-44 ),江苏三木公司;金红石型钛白粉,美国杜邦公司;氧化铁红及防锈颜填料,国产;防沉剂 、 消泡剂,德谦化学公司;增稠剂 、 流平剂,德国毕克化学公司 。
2.2 氯醚防腐蚀涂料参考配方
氯醚防腐蚀涂料参考配方见表 1 。
表 1 氯醚防腐蚀涂料配方
2.3 性能检测结果
性能检测结果见表 2 。
表 2 氯醚防腐蚀涂料性能检测结果
3 结果与讨论
3.1 助剂的选择
增塑剂 : 虽然氯醚树脂本身的结构中含有较多的异丁基醚,有较强的内增塑性,但由于颜填料的加入,仅靠内增塑作用是不够的,需要加入外增塑剂,正确选择增塑剂对于改变涂膜的性能有非常重要的作用 。 可以选择邻苯二甲酸二丁酯 、 邻苯二甲酸二辛酯或氯化石蜡,它们不仅有良好的增塑性,而且还具有极佳
的颜料润湿分散性和耐化学品性 。 由于氯化石蜡在受热的情况下其性能特别容易受影响,尤其在烘烤的施工环境下,涂膜易发脆,影响涂膜的附着力,所以在这里选择邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯 。 流平剂:为了提高涂料的装饰性 、 保护性 、 施工性和贮存稳定性,常需加入一些助剂 。 如为了提高面漆的流平性,需加入 BYK306 、 硅油等来解决针孔 、 橘皮等弊病 。 防沉剂:常用的防沉剂包括有机膨润土 、 气相二氧化硅,还有一些蜡状的防沉剂等 。 防沉剂的作用是增加涂料的黏度,提高涂料的稳定性,防止颜填料沉淀 。 试验证明,在氯醚涂料中加入德谦 229 防沉剂的效果最好,而且使用特别方便,配料时直接加入,与树脂 、 颜料 、 填料一起研磨即可 。 有机膨润土和气相二氧化硅加入后作用不是很大,分层问题严重 。 气相二氧化硅加入后,漆膜还容易产生针孔 。 做中间漆时,由于云母氧化铁加入量大,还要加入极性溶剂丁醇配合 BYK410 进行防沉,使该漆贮存稳定 。 一般贮存 1 a 无沉淀分层现象 。 消泡剂:户外大型钢结构的防腐蚀涂装一般采用辊涂或刷涂 。 其优点是涂料浪费少,施工方便,缺点是在涂装过程中易产生大量气泡,尤其是在辊涂时,氯醚防腐漆黏度大 、 表干快,如果抑泡消泡不好,施工中产生的大量气泡不能得到很快消除,会使涂膜出现针孔 、 鱼眼等弊病,严重影响涂膜的外观及防锈 、 防腐能力 。 以上问题除了调整体系溶剂的挥发速率外,还可以通过加入消泡剂来解决 。 不过,消泡剂使用不当也会产生副作用,除了引起缩孔外,还会引起涂膜光泽下降 、 附着力和耐水性降低 。 所以在加入消泡剂时要考虑到对产品综合性能的影响,可根据体系特性选择消泡剂的品种和添加量 。 通过试验,在氯醚防腐涂料中加入总量 0.2% ~ 0.5% 的德谦 5500 消泡剂,可获得比较满意的施工效果 。
3.2 防锈颜填料的选择
大多数用于涂料的颜填料都可以用于氯醚防腐涂料,应综合考虑涂层的防腐性 、 施工性及贮存稳定性,根据使用环境要求合理选择 。 底漆是涂料涂装防腐配套体系中最重要的基础涂层,它要求对底材必须具有良好的润湿性和优异的附着能力,不得存在针孔 、 砂眼 、 起泡等涂层缺陷,同时还应具备钝化 、 缓蚀封闭等防腐功能,与中间涂层或面漆的层间附着力良好,一般选用氧化铁红 、 磷酸锌 、 三聚磷酸铝 、 氧化锌等具有较好防锈能力的颜填料,以提高漆膜的复合增效防锈能力;中涂漆选用云母氧化铁 、 云母粉 、 铝粉 、 玻璃鳞片等片状颜料,可减少水蒸气渗透及抵挡部分紫外光对漆膜的破坏;面漆各方面性能要求较高,不仅要具有良好的附着力,还要具有优良的耐候性 、 抗腐蚀性和保光保色性,通常选用金红石型钛白粉 、 氧化铁红 、 耐光中铬黄等化学稳定性较好的颜料及云母粉 、 铝粉 、 磷酸锌等防锈颜料 。
3.3 溶剂的选择
溶剂对树脂的溶解性至关重要 。 氯醚树脂不溶于脂肪烃和醇类溶剂,能溶于芳香烃 、 氯化烃 、 酯类及酮类溶剂 。 常用的溶剂有二甲苯 、 醋酸丁酯 、 高沸点芳烃溶剂等,最常用的是二甲苯 。
3.4 改性树脂的选择
纯氯醚防腐涂料虽然具有优良的防腐性 、 耐水性 、 耐候性 、 阻燃性及涂膜快干性,但其单独形成的漆膜的耐溶剂性和丰满度较差,而且易在二次复涂时产生咬底现象 。 因此,单一选用氯醚树脂制备防腐
涂料远远不能达到要求,需要与其它合成树脂拼用,才能获得较为理想的综合性能 。 氯醚树脂与环氧树脂 、 丙烯酸树脂 、 长油度醇酸树脂均有很好的混容性 。 与醇酸树脂拼用可制成丰满度好 、 成本低廉的防腐面漆;与丙烯酸树脂拼用可制得光泽度高 、 耐紫外线更加优良的防腐面漆;而环氧树脂的加入可进一步改善漆膜的附着力及防腐性能 。
3.5 氯醚防腐蚀涂料与其它含氯聚合物涂料的比较
⑴ 性能的比较
氯醚防腐蚀涂料与其它几种含氯聚合物涂料的性能比较见表 3 。
表 3 氯醚防腐蚀涂料与几种含氯聚合物涂料的性能比较
注:耐介质试验为复合涂层,包括底漆 1 道,中涂 1 道,面漆 2 道,最终厚度不小于 150 μ m 。
⑵ 施工方面的比较
氯醚树脂同高氯化聚乙烯 、 氯化橡胶一样都易溶于芳烃 、 氯代烃 、 酯类及酮类等溶剂中,使用特别方便,可制成高固体分产品,具有一次成膜厚的优点 。 该涂料可以刷涂 、 喷涂 、 辊涂,也可以和多种漆配套,如环氧酯底漆 、 环氧云铁中涂漆 、 丙烯酸聚氨酯面漆 、 高固含脂肪族面漆 、 高氯化底(面)漆等 。 而过氯乙烯涂料固体含量很低,漆膜薄,需涂 6 ~ 10 道才能满足要求,在喷涂时,稀释剂加入量太少还会出现拉丝的现象,施工不方便 。 氯磺化聚乙烯涂料固体含量也低,在 30% 以内,单道干膜厚只有 10 ~ 20 μ m ,需多道施工才能达到规定的膜厚 。
4 发展前景
在氯化烯烃树脂生产过程中大量使用的氯代烃溶剂是四氯化碳,其排放对臭氧层有破坏作用,残留在树脂中的溶剂对人体有致癌作用 。 根据修订后的 “ 蒙特利尔议定书 ” 规定, 2000 年起禁止生产和使用四氯化碳,发达国家已从 1995 年起开始关闭以四氯化碳生产聚烯烃的装置,以水相悬浮法 、 非四氯化碳法等新技术代替 。 我国对全球作出逐步淘汰消耗臭氧层物质生产和消费的承诺,逐步停止和限制在氯化橡胶生产中使用四氯化碳, 2010 年完全停止四氯化碳的使用 。 氯醚树脂是乙烯基异丁基醚的共聚物,最早由德国的 BASF 公司开发,它采用水降法为连续相的悬浮聚合方法,是一种环保型产品 。 由于氯醚树脂含有共聚的氯乙烯醚键,可以保证在各种底材,包括轻金属如铝 、 锌 、 镀锌钢等表面上的良好附着力 。 这是其它氯化烯烃树脂涂料所不能比的 。 氯醚涂料在很多方面优于氯化橡胶涂料,在很多方面又与其相似,所以以氯醚树脂代替氯化橡胶涂料是最好的选择,也是必然趋势 。
5 结语
作为一种用于制造防腐涂料的共聚树脂,氯醚树脂具有优越的性价比与环保优势 。 通过大量的筛选,采用氯醚树脂拼丙烯酸树脂 、 环氧树脂,并配以各种助剂和稀释剂,制得了具有高防腐性能的涂料 。 该涂料的性能优良 、 光泽高 、 外观丰满 、 与底材的附着力极好 、 与多种涂料配套性好,可广泛应用于混凝土及各种大气环境下钢结构的标识与防护,如化工厂 、 桥梁 、 工程机械 、 港口设施 、 船舶和集装箱等 。
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