玻璃鱗片重防腐涂料的研制
- 引 言
石油化工行業(yè)中嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境對設(shè)施、設(shè)備的破壞巨大，對性能優(yōu)異的防腐涂料有著大量而急迫的要求。
本課題研制的無溶劑玻璃鱗片重防腐涂料選用低分子環(huán)氧樹脂、脂肪胺和多氨基酰胺固化體系，保證了涂膜本身具有良好的防腐蝕性能，采用玻璃鱗片作為重要的防腐材料，使涂膜抗?jié)B透性好，同時減小了涂層內(nèi)部的收縮應(yīng)力和膨脹系數(shù)。產(chǎn)品具有優(yōu)異的防腐性能，固體含量在98%以上，VOC排放量極低，基本無污染、適用于嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境下設(shè)備、設(shè)施的防腐。
2 實驗部分
2.1 主要原材料
CYD-128環(huán)氧樹脂：岳化環(huán)氧樹脂廠；玻璃鱗片：文安縣五陽防腐材料廠；氧化鐵紅：新鄉(xiāng)三星染化廠；沉淀*：湖南禮縣化工；氣相二氧化硅：廣州人民化工；消泡劑：德國迪高；流平劑：德國迪高；脂肪胺：UPPC;多氨基酰胺：HUNTSMAN。
2.2基本配方
原材料 用量（%）
CYD-128環(huán)氧樹脂 40-50
玻璃鱗片 20-30
氧化鐵紅 10-15
超細(xì)* 10-15
氣相二氧化硅 0.5-3
消泡劑 0.1-1
流平劑 0.5-1.5
脂肪胺 5-15
多氨基酰胺 10-20
2.3涂料的制備
將CYD-128環(huán)氧樹脂、氧化鐵紅、超細(xì)*、氣相二氧化硅和助劑混合均勻后，研磨至細(xì)度小于60μm，加入玻璃鱗片，低速攪拌均勻，作為乙組分；將脂肪胺、多氨基酰胺低速攪拌均勻，作為甲組分。
2.4性能指標(biāo)
試驗環(huán)境按GB/T 9278-1988規(guī)定進行, 按GB/T 1727-1992規(guī)定進行刷涂法制板，檢測漆膜物理性能的干膜厚度為150μm，檢測耐性指標(biāo)的干膜厚度為300μm。研制的無溶劑玻璃鱗片重防腐漆性能指標(biāo)見表1。
表1 無溶劑玻璃鱗片重防腐漆性能指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) |
固體含量/%，≥ | 98 |
干燥時間/h（25±1℃） | |
表干，≤ | 4 |
實干，≤ | 24 |
閃點 /℃, ≥ | 100 |
抗流掛性/μm, ≥ | 150 |
附著力/MPa, ≥ | 3 |
耐沖擊性 | 500g鋼球從500mm高處落下沖擊涂膜，無裂紋、無剝落 |
鉛筆硬度，≥ | 2H |
耐磨性（500g/1000r）/g ≤ | 0.040 |
10%HCL(室溫，100d) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
10%NaOH (室溫，100d) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
10% H2SO4 (室溫，100d) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
3%NaCL (室溫，100d) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
10%NaOH(100℃，100h) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
3%NaCL (100℃，100h) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐鹽霧（3000 h） | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐濕熱（3000 h） | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐柴油(室溫，1年) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐煤油(室溫，1年) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐汽油(室溫，1年) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
耐酒精(室溫，1年) | 漆膜不起泡、不生銹、不脫落 |
3 結(jié)果與討論
3.1 環(huán)氧樹脂的選擇
防腐涂料多選擇環(huán)氧樹脂，這是因為環(huán)氧樹脂具有以下優(yōu)點：
- 對金屬（鋼、鋁等）、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性底材均有優(yōu)良的附著力；
- 抗化學(xué)品性能優(yōu)良，耐堿性尤其突出；
- 除上述優(yōu)點外，環(huán)氧樹脂所制得的漆膜堅硬，且具有一定的韌性，對濕面也有一定的附著力，同時環(huán)氧樹脂分子量不高，有利于配制成無溶劑涂料。
基于上述環(huán)氧樹脂的特點和優(yōu)點，我們通過認(rèn)真實驗，選擇了低分子量的CYD-128環(huán)氧樹脂，其固含量100%，粘度小，附著力好，耐腐蝕性強，既能滿足耐腐蝕的要求，又能滿足環(huán)保、無污染的要求。
3.2 固化劑樹脂的選擇
無溶劑玻璃鱗片重防腐漆的防腐性能在很大程度上取決于固化劑的選擇，交聯(lián)密度越大，防腐性能就越優(yōu)異。因是無溶劑體系，要求固化劑黏度較低，使用期較長，形成的涂膜有優(yōu)異的附著力、硬度、柔韌性能。脂肪族多元胺能在常溫固化，固化速度快、粘度低，可用來配制常溫下固化的無溶劑涂料，但將其單獨作為固化劑樹脂時，與CYD-128環(huán)氧樹脂反應(yīng)太快，固化時放大量熱，活化期不足1h ，施工時限短，形成的涂膜較脆，在使用中受到了很大的限制；通過不斷實驗，發(fā)現(xiàn)選用與環(huán)氧樹脂反應(yīng)較慢的聚酰胺（多氨基酰胺）樹脂與脂肪族多元胺一起作為固化劑時，能將產(chǎn)品的活化期延長到3h以上，有效地提高了產(chǎn)品的施工時限，該多氨基酰胺樹脂粘度較低，具有*的附著力（即使在潮濕的混泥土或低處理的鋼板上），形成的涂膜柔韌性能好，且防腐性能優(yōu)異。所以，選擇脂肪族多元胺和多氨基酰胺兩種樹脂作為復(fù)合固化劑樹脂。
3.3 玻璃鱗片的選擇
3.3.1玻璃鱗片片徑的選擇
玻璃鱗片的片徑對涂料的性能有著多方面的影響，具體如下：
- 玻璃鱗片的片徑大，縱橫比（片徑/片厚）就大，利于鱗片在涂層中的平行排列，對介質(zhì)滲透的屏蔽作用大；
- 玻璃鱗片片徑大，鱗片混入涂料后，帶入的空氣多，氣泡增多，降低了涂層的抗?jié)B透性。
我們用不同片徑的玻璃鱗片（用量相同）配制涂料，制成300μm厚度
表2 不同片徑鱗片涂層耐酸試驗
試驗樣品編號 | 涂料中鱗片規(guī)格（目） | 耐10%HCL溶液（3個月） |
1 2 3 | 20～40 60～80 100 | 漆膜起小泡 漆膜不生銹、不起泡、不脫落 漆膜起小泡 |
從表2可知，在300μm厚度漆膜中，60～80目鱗片抗?jié)B透效果，20～40目與100目的鱗片抗?jié)B透效果稍差，故選擇60～80目鱗片。
- 確定玻璃鱗片的用量
（1）不同鱗片摻入量對吸水率及滲透性能的影響
表3 不同鱗片摻入量對吸水率及滲透性能的影響
鱗片用量% | 常溫吸水率% | 沸水吸水率% | 蒸汽滲透率g/m2.mmHg.d |
0.00 | 0.21 | 0.57 | 5.65×10-2 |
20.00 | 0.07 | 0.29 | 1.74×10-2 |
30.00 | 0.06 | 0.25 | 1.57×10-2 |
40.00 | 0.06 | 0.25 | 0.91×10-2 |
注：60~80目玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂測試結(jié)果
(2) 不同鱗片摻入量對涂層耐磨性的影響
表4 不同鱗片摻入量對涂層耐磨性的影響
鱗片用量% | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
漆膜失重(mg) | 50 | 35 | 25 | 30 | 35 |
注：60~80目玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂測試結(jié)果，Table磨耗儀500g配重，1000轉(zhuǎn)
從表3及其圖示可以明確看出玻璃鱗片用量選擇20~40%比較適宜,從表4可以明確看出玻璃鱗片用量在20~30%時，漆膜耐磨性能，故我們配方中將玻璃鱗片用量定在20~30%。需要補充說明的是，使用玻璃鱗片的同時，輔以其它惰性顏、填料可以填充鱗片間空隙，加強涂層的致密性，整個涂層的防腐性得以充分體現(xiàn)
3.4 助劑的選擇
消泡劑的選擇對漆膜性能影響較大，漆膜中殘留較多氣跑時嚴(yán)重影響了涂膜的防腐性能，TEGO Airex 900消泡劑專門針對無溶劑體系，能有效消除厚膜中的氣泡，保證漆膜的致密性。
流平劑選用TEGO Glide B 1484，它適用于無溶劑體系，有助于脫泡且重涂性好，可得到較好的涂膜外觀。
3.5 顏填料的選擇
3.5.1 顏料的選擇
氧化鐵紅為惰性顏料，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，耐堿、耐稀酸，且耐熱性高達(dá)1200℃，對光的作用很穩(wěn)定，并能強烈吸收紫外線，因而能夠強有力地保護基料，避免被覆蓋物受紫外線破壞；同時，氧化鐵紅還具有耐水、耐溶劑和防銹能力，且價格低廉，因此我們選用其作為顏料。
3.5.2 填料的選擇
選擇超細(xì)*、超細(xì)*、氣相二氧化硅作為填料。
（1）超細(xì)*是一種惰性顏料，化學(xué)穩(wěn)定性高，耐酸、耐堿、耐光、耐熱，熔點高達(dá)1580℃，吸油量低，具有填充性能好，流平性好，不滲透性好，能增加漆膜硬度和耐磨性的優(yōu)點；
（2）相二氧化硅在液體介質(zhì)中呈現(xiàn)增稠性和觸變性，使較厚的漆膜不出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，還可防止顏料在漆中下沉，改善漆的涂覆性，減輕流掛及發(fā)花現(xiàn)象。
- 結(jié) 語
- 采用低分子量環(huán)氧樹脂和脂肪族胺類、聚酰胺樹脂固化體系，加入適量玻璃鱗片，利用玻璃鱗片優(yōu)異的抗?jié)B透性能，研制出無溶劑玻璃鱗片重防腐漆。
- 無溶劑玻璃鱗片重防腐漆屬基本無溶劑、安全、衛(wèi)生的環(huán)境友好型涂料產(chǎn)品，具有優(yōu)異的防腐性能，能在惡劣的腐蝕環(huán)境下長期保護基材。
玻璃鱗片漆論文，瑞錦公司
