我国防腐涂料研究开发的最新进展

http://www.pf.hc360.com2015年09月07日08:32 来源:中国防腐涂料网作者:张存信T|T

    慧聪表面处理网讯:我国防腐涂料研究开发的最新进展

    中国兵器科学研究院宁波分院腐蚀是自然界中普遍存在的化学反应,也是造成各种材料和设施失效的重要原因之一。有资料报道,我国每年因腐蚀造成的经济损失,约为国民经济总产值的5%左右[1]。温度、湿度和腐蚀介质则是材料发生腐蚀的主要影响因素,当有电解质存在的情况下,不同电极电位连接的金属材料及化合物就会形成电化学腐蚀;而金属构件中不可避免地会存在各种各样的应力,因而会造成材料的应力腐蚀。石油化工、冶金、武器装备等各种户外设备,在强烈阳光的照射下,表面的温度可高达70~80℃,高温将加剧材料的腐蚀,也会严重损坏金属结构的使用性能和降低使用寿命。在东南沿海地区高温、高湿度和高盐雾的环境条件下,高层建筑、铁路、桥梁和油气管道的腐蚀就会更为严重。有资料表明,相对湿度每提高10%,在有氯离子侵蚀的情况下,钢筋锈蚀的电流密度将提高1.58倍,而且空气相对湿度越高,混凝土中的水分越多,钢筋的电化学腐蚀也越快。建筑物中的钢筋及外装饰材料等金属构件如果发生严重的腐蚀,就会大大降低建筑物的结构强度,进而严重影响建筑物的使用寿命和安全性。埋设于地下的水管及油、气管道所处的土壤环境和输送物质大都会具有一定的腐蚀性,管道在长期的使用过程中内外壁都会受到腐蚀,如果管道因腐蚀发生穿孔造成油、气的泄漏,就会产生环境的严重的环境污染,也很有可能引发巨大的灾难。另外,各种各样的机械设备、车辆、船舶和桥梁等还普遍存在严重缝隙腐蚀和焊接接头的电化学腐蚀,这是各种工程的金属结构中不可避免的情况。据统计,到2011年,我国铁路的客车已有4.67万辆,货车为80.6万辆,每年大量铁路车辆因腐蚀造成的损失就高达3亿元。近年来,我国的汽车保有量也飞速攀升,不仅造成了严重的环境污染,而且由于腐蚀造成的经济损失也是巨大的。因此,研制高效、环保的防腐涂料已经是当前新材料技术研究和开发的一项非常迫切的任务,而且预计将会具有十分广阔的应用前景和巨大的经济效益[2-4]。

    一、重防腐涂料

    通常,重防腐涂料是指用于苛刻腐蚀环境下具有长效使用寿命的涂料,并要求在化工或海洋环境设备上的使用寿命不小于10~15年;在酸、碱、溶剂介质中使用寿命不小于5年。目前,常用的重防腐涂料主要是溶型剂玻璃鳞片重防腐涂料、聚硅氧烷重防腐涂料和锌铝基重防腐涂料。近年来,研究人员还开发出了纯聚脲涂料和新型绿色生物基涂料等重防腐涂料[5]。另外,由于热反射隔热重防腐涂料是一种具有隔热功能的涂料,它广泛地应用于石油化工企业的各种溶剂储罐、成品油储罐等户外设施的外壁防腐。玻璃鳞片重防腐涂料具有耐腐蚀性能好、耐磨损、施工简便、易于修补等诸多优点,因而在化工设备和钢铁结构上应用广泛,特别适宜在各种海洋工程设备、海上石油平台、港湾码头及船舶等防腐蚀工程上应用[6]。施铭德等通过对闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀珍珠岩的性能对比试验,研制出以羟基丙烯酸树脂、钛白粉、闭孔珍珠岩和二甲苯为主要原料的热反射隔热重防腐涂料,是一种具有较低导热系数和优异的综合性能的新型隔热防腐涂料[7]。

    张静等研制的丙烯酸聚硅氧烷杂化重防护防腐涂料的配方如下:丙烯酸聚硅氧烷树脂为50%~60%、钛白粉为15%~25%、防锈颜料为15%~20%、防沉剂为1%~3%、流平剂为0.1%~1%、消泡剂为0.1%~1%%、紫外光吸收剂为1%~2%,并选用钛酸丁酯作为催化剂,以使整个涂层发生化学反应,形成有机和无机的杂化体系。经检测表明,所研制成功的这种新型杂化聚硅氧烷重防腐涂料,不含游离的异氰酸根,是一种环保型的防腐涂料[8]。刘成楼等用丙稀酸改性环氧树脂、稀释剂、液态聚硫橡胶,以及改性胺固化剂、促进剂和亲水剂等原料研制的涂料,具有重防腐、隔热、隔音和导静电的性能;这种涂料的固体含量大于98%,经固化后涂层柔软致密,是一种可用于大型油罐的内壁、船舶压载舱、海上平台和桥梁等的重防腐涂料[9]。

    师丽华等研制的由过氯乙烯树脂、热塑性丙烯酸树脂、醛酮树脂、过氯乙烯自用稀料等为主要原料的重防腐涂料,经性能测试和涂装,与普通的聚氨酯涂料和环氧涂料相比,不仅价格廉低、施工方便、干燥时间短,而且其防腐性、装饰性与耐候性均良好,还克服了氯乙烯树脂涂料涂层附着力不太好的缺点[10]。王兴智等通过对氯醚树脂进行改性,制备了由15%~35%不同含量的氯醚树脂的底漆、中间漆和面漆构成的重防腐涂料体系,经各种性能检测,涂料的附着力良好,耐水、耐化学腐蚀、耐大气老化等性能优异,可广泛应用于石油化工使用的油气管道、储存罐、桥梁和各种户外钢结构件的腐蚀防护[11]。黄卫采用由氯醚树脂(25%~30%)、丙烯酸树脂(5%~10%)、三聚氰胺磷酸盐(25%~30%)、季戊四醇(5%~10%)、可膨胀石墨(3%~5%)和颜填料(15%~20%)等制备的超薄型钢结构防火防腐涂料,经检测,该涂料阻燃性能持久,具有优良的耐化学试剂性和耐候性,可广泛应用于各种要求防腐和防火性能的钢结构[12]。

    二、环氧树脂防腐涂料

    环氧树脂是一种线性结构的高分子材料,具有良好的稳定性、粘结性、绝缘性和力学强度,同时还具有较好的耐碱性和耐油性。但是,由于环氧树脂难溶于水溶液中,而用有机溶剂价格高、易发挥,有些还有毒性,不符合目前环境保护的要求,因而研制环保型环氧树脂涂料就成为这类涂料研究的热点[13]。吴雪梅等用交流阻抗技术研究了超细二氧化钛(Ti02)改性环氧树脂防腐涂料性能,发现在浓度为3.5%的NaC1溶液中,该涂料的交流阻抗谱为单容抗半圆弧,且等效电路为极化电阻和涂层电容并联的结构,在经半年的浸泡后,这种涂料的极化电阻仍大于108Ω·cm,而涂层电容小于10-10F/cm2,吸水率为0.12,表明这种涂料具有良好的耐蚀性和耐水性[14]。张娟等用618环氧树脂、非活性稀释剂2020、膨润土、湿法绢云母等制备了一种无溶剂的涂料,一次性涂沫500μm不出现挂流现象,防腐和施工性能良好,可与防锈和防渗透性底漆共用,可用于钢结构和混凝土的重防腐[15]。汤诚等为克服普通环氧树脂涂料耐酸性不好的缺点,制备了由25%~35%底漆和30%~45%面漆构成的酚醛环氧树脂防腐涂料,这种涂料固化后在常温下经10%的硫酸、盐酸、硝酸和盐水等进行了耐化学品性能测试,表明该涂料不但具有普通环氧树脂涂料良好的耐碱性,而且还有优异的耐酸性的综合防腐性能,因而适用于化工生产恶劣环境中设施的腐蚀防护[16]。

    张熠等用聚己内酯、新戊二醇和顺丁烯二酸酐制成聚酯树脂后,再与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)反应,然后加入有机硅制得丙烯酸改性聚酯树脂,用这种合成的丙烯酸改性聚酯树脂(60%)、TiO2(24%)和适量的颜填料研制了一种适用于海洋气候条件下钢结构表面防护涂层的面漆。当用这种面漆与环氧树脂(16%)、锌粉(62%)、环氧稀释剂(20%)及颜添料的底漆和环氧树脂(28%)、云母氧化铁(24%)、环氧稀释剂(20%)和多种颜添料的中间涂漆构成的涂层体系,其防腐性能满足海上平台钢结构的防护要求[17]。李明等研制了一种含有25%~35%环氧树脂、25%~35%玻璃鳞片、25%~35%固化剂和颜添料为基本配方的长效防腐涂料,经耐盐雾试验4000h和耐湿热试验3000h,涂层无异常,表明涂料具有优异的耐腐性能,可用于海洋平台、石油化工等金属构件等重防腐防护[18]。

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