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防腐涂料的种类及应用
来源:陕西亚洲城安卓APP 涂料有限公司  发布时间:2013-12-7  字号:

防腐涂料,一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下,对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命;重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言,能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。如今防腐涂料已成为涂料领域的重要的生力军,防腐涂料发挥着越来越大的作用,发展前景可观。但传统产品逐渐改进完善,新的产品不断研发问世,要适应防腐市场和环保法规发展中新的标准和要求,尚需积极进取,持续创新。 

1、防腐涂料的种类 

防腐涂料,一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下,对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命;重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言,能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料

1.1常规防腐涂料

1.1.1环氧树脂防腐涂料

 环氧树脂具有优良的耐水性、耐化学品性(耐酸、耐碱和有机溶剂) ,贮存稳定,附着力特别好,适用于海上、海岸、工业区等严重腐蚀环境中钢铁构筑物的涂装,尤其适用于各种贮罐内表面的涂装。根据所用固化剂、改性树脂以及应用形态的不同,通常将环氧树脂防腐蚀涂料分为环氧酯防腐蚀涂料、胺固化环氧防腐蚀涂料、树脂改性环氧防腐蚀涂料、新型环氧防腐蚀涂料(环氧粉末防腐蚀涂料、线形环氧防腐蚀涂料及其他改性环氧防腐蚀涂料。 

环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固性树脂。环氧树脂涂料的主要成分是环氧树脂及其固化剂,辅助成分有颜料、填料等。由于环氧树脂具有易加工成型、固化物性能优异等特点,在金属防腐中被广泛应用,通过环氧结构和膨胀单体改性、环氧合金化、填充无机填料等改造后可以制成防腐涂料。环氧树脂涂料具有优良的物理机械性能,具有较强的金属附着力,也具有较好的耐化学药品性和耐油性,尤其是极强的耐碱性。 研究发现,采用极化方法可以实现环氧树脂与不锈钢颜料的最优化组合,生成的环氧粉末涂料可以弥补环氧树脂表面耐磨性差的缺点,因此可直接在露天环境中使用。 为了提高环氧树脂涂料的耐热性,可利用硅酮的耐热性将环氧树脂与少量硅酮树脂混合制成新的耐热防腐涂料。这主要是因为硅酮中—Si—O—Si—的存在使涂料热稳定性较好,而—Si—C—则保证了涂料的固体成分。先将环氧树脂与甲基异丁酮等混合组成溶剂,然后将硅酮树脂加入上述溶剂,再用二甲苯进行稀释,并加入聚酰胺作为固化剂。通过分光镜和电化学显微镜观察可发现涂料的热稳定性有了显著提高,对甲苯、三氯基甲苯等溶剂也有良好的抵抗力。环氧树脂涂料在潮湿的环境下防腐能力较差,使用酮亚胺代替常见的聚酰胺、聚胺,由于酮亚胺水解后生成的胺可以与环氧树脂作用,从而达到耐水防腐目的。如果将环氧树脂与氯化橡胶、硅酮树脂共混生成聚合物类型涂料,利用橡胶对水蒸气等腐蚀介质的阻隔性和硅酮的耐高温性,可以用单层涂膜来实现普通多层薄膜的防护功能。

 1.1.2     聚氨酯防腐涂料

 聚氨酯涂料是一种以聚氨酯树脂为基料,以颜料、填料等为辅料的涂料。聚氨酯涂料对各种施工对象和环境的适应性很强,可以在潮湿环境和底材上施工,也可以在低温下固化。这种涂料有聚醚、聚酯、环氧树脂以及丙烯酸树脂双组分聚氨酯涂料,也有单组分湿固化聚氨酯涂料。 取聚氨酯作为基体,加入聚四氟乙烯、氧化铁、钛白粉等填料,[3]研制出一种双组分常温固化涂料。以聚氨酯和γ 线辐照的聚四氟乙烯组成的耐磨防腐涂层,通过用傅立叶红外光谱等分析了涂层表面的化学结构及形貌,发现含有适量的聚四氟乙烯涂料,其涂层表面密实,可富集聚四氟乙烯并与聚氨酯树脂形成牢固的结合,具有良好的耐磨性及抗腐蚀性。另据研究发现,互穿网络防腐涂料性能较好,这种涂料是塑料网络和橡胶网络相互贯穿形成的线穿网络聚氨酯,在常温下,产品对盐水、盐酸、磷酸、硫酸、苛性碱、汽油等具有优良的耐腐蚀性能和物理机械性能。

1. 1.3 富锌树脂防腐涂料

含有大量锌粉的涂料称为富锌涂料。富锌涂料包括无机和有机两种类型,无机类富锌涂料使用硅酸烷基酯、碱性硅酸盐为基料,有机类富锌涂料主要使用环氧树脂为基料。前者对金属有极好的防锈和附着力作用,且在耐热性、导电性、耐溶剂性方面都优于后者。 富锌涂料的防腐机理是:在腐蚀的前期,通过锌粉的溶解牺牲对钢铁起阴极保护作用;在其后期,随着锌粉的腐蚀,在呈球形锌粉颗粒中间沉积了许多腐蚀产物,这些致密而微碱性腐蚀产物不导电,填塞了颜料层,阻挡屏蔽腐蚀因子的透过,即后阶段是由屏蔽作用而起防腐蚀效果的。富锌涂料可分为有机和无机两大类。有机类富锌涂料主要使用环氧树脂为基料;无机类富锌涂料使用碱性硅酸盐、硅酸烷基酯为基料。前者因其对金属表面的处理要求不太高、施工受环境影响小、附着力强等特点,在各领域得到广泛的应用;后者对金属有极好的附着力和防锈作用,且在导电性、耐热性、耐溶剂性、防锈性等方面都优于前者,尤其作为单一涂层,无机类比有机类具有更好的耐久性和防腐性。含有环氧硅酸酯的富锌涂料,既具备无机富锌涂料的各种优点,又克服了无机富锌涂料的成膜性能差、表面处理要求高、漆膜易开裂、施工条件苛刻等缺点,有效地将无机富锌涂料和有机富锌涂料结合起来,是一种性能优越的长效电化学保护涂层。 

1.1.4 高固体分防腐涂料

 在普通防腐涂料中,一般大约含40%的可挥发成分,这些涂料大部分为有机溶剂,在施工后会挥发到大气中去,既造成了涂层缺陷,不能满足防腐要求,同时也污染了环境。因此,降低其可挥发组分,提高涂料的固含量,是涂料开发新的研究和发展方向。因此,我们将质量固含量质量分数80%或体积固含量体积分数60%以上的涂料称之为高固体分涂料( HSC) ,其防腐性能优越。目前,国外已研制出固体质量含量高达95%的防腐涂料,该涂料有优越的性能,已在水电工业和油气田中得到广泛应用,取得了很好的效果。

 1.1.5 水性防腐涂料

水性防腐涂料主要包括环氧、醇酸、丙烯酸、聚氨酯以及无机硅酸锌涂料等。目前在工业防腐领域成功应用的水性涂料主要包括水性环氧涂料、水性无机硅酸锌涂料、水性丙烯酸涂料等。在水性防腐涂料的制造过程中,一般不使用溶剂,其VOC 含量非常低,甚至能达到零的水平,可以说,水性防腐涂料是目前研究的热点。 

1.1.6 橡胶涂料

    橡胶涂料是以天然橡胶衍生物或合成橡胶为主要成膜物的涂料。橡胶涂料具有快干、耐碱、耐化学腐蚀、柔韧、耐水、耐磨、抗老化等优点,但其固体分低、不耐晒。主要用于船舶、水闸、化工防腐蚀涂装。本文主要讨论氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料和氯化橡胶涂料。 

1)氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料 

    氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料是以氯磺化聚乙烯橡胶为成膜物加入改性树脂、颜料、填料、溶剂、硫化剂、促进剂等添加剂配制而成的。氯磺化聚乙烯是一种特殊合成橡胶,氯使聚合物具有抗油性并阻燃,氯磺酰基使聚合物在一些金属氧化物(:氧化铅、氧化镁等的作用下易于交联。氯磺化聚乙烯主链不含双键,属饱和聚合物,具有优异的综合性能。其耐候性优异,耐氧化性、耐臭氧性相当于丁苯橡胶的10 ;具有极好的耐化学品性,240 多种介质都很稳定;耐水性好,对气体水蒸汽的渗透有良好的阻隔性;耐热(130160 ℃) ;耐低温( - 5562 ℃) 。 

2)氯化橡胶防腐蚀涂料 氯化橡胶是由天然橡胶经过炼解或异戊二烯橡胶溶于四氯化碳中,通氯气而制得的白色多孔性固体物质。氯化橡胶分子结构饱和,无活性化学基团,耐候性及化学稳定性好,对酸、碱有一定的耐腐蚀性,水蒸汽渗透性低,耐水性、耐盐水性、盐雾性好,与富锌漆配合,具有长效防腐蚀性能,并可制成厚膜涂料。氯化橡胶的热分解温度为130 ℃,但在潮湿环境下60 ℃即开始分解,因此使用温度不能高于60 ℃。由于其含氯量高,阻燃性好,且在潮湿条件下可防霉。工业生产的氯化橡胶一般含氯量为67 % ,单独用于涂料时,漆膜较脆,附着力不好,不耐紫外线,易老化,在配方中加入天然树脂或合成树脂、颜料、增塑剂、稳定剂等进行改性,可提高涂层的物理性能。 

1.2 重防腐涂料

1.2.1 鳞片玻璃重防腐涂料

 鳞片玻璃是指厚度为3~4um的鳞片状薄玻璃制品。据介绍这种薄片鱼鳞形玻璃主要用于合成树脂的混合材料和防腐蚀涂料等领域作为重要添加剂材料之一配合使用的底层树脂有环氧类和聚醋类等树脂。一般在厚度为1mm的涂料层中约有120150片层层相叠的鱼鳞状玻璃鳞片。它可以防止腐蚀性离子和雨水的浸透。在使用这种鳞片玻璃涂料时都要在钢材等金属物体表面预先涂搜上一层处理基底的打底材料然后再涂布上一层200-1000um厚的鳞片玻璃涂料。 玻璃鳞片实际上是一种极薄的玻璃碎片。它是用特殊的玻璃(国外称玻璃国内称碱玻璃1 000 ℃以上的高温熔融,再经吹制变得很薄,然后骤冷,最后经破碎、筛选分级而成。玻璃是无机材料,它的组成决定了具有优良的耐化学品性及抗老化性等性能;由于它很薄,能与涂层重叠平行排列,形成致密的防渗层,有效地提高了涂层的抗渗透能力。涂层中玻璃鳞片的大量存在,不仅减少了涂层与底材之间的热膨胀系数之差,而且也明显降低了涂层的固化收缩率,因此,存在于涂层与底材之间的内应力也随之减少,这不但有利于抑制涂层龟裂、剥落等

现象,更可确保涂层发挥其优异的附着力与抗冲击作用。涂层中的玻璃鳞片与树脂紧密粘结,提高了涂层的坚韧度,使涂层具有优良的耐蚀性。此外,涂层中层层排列的玻璃鳞片,可形成多层的镜面反射,从而减少了紫外线对涂层中高分子树脂的破坏作用,延长了涂层的使用寿命。将玻璃鳞片以高浓度分散在基料中制成的涂料,所用基料有环氧、环氧沥青、不饱和树脂、聚氨酯树脂等,因其隔离能力强,适用于腐蚀非常严重的海中和海浪飞溅区的钢构筑物上。

 1.2.2环氧重防腐涂料

 环氧重防腐涂料是以环氧树脂为漆基用特种橡胶和煤焦沥青、石油树脂等加以改性加人颜料、填料、助剂及固化剂而制成的双组分重防腐涂料。该重防腐涂料具有卓越的耐酸、碱、盐腐蚀性耐大气腐蚀和耐磨损涂层附着力强收缩率低机械性能高无针孔电绝缘性能好。该产品适用于港口工程水利水电工程海洋石油钻井平台船舶设施油气田输油、气、水管道地下穿越管道城市自来水、煤气管道矿山和矿井下设施机车车辆等钢结构和钢筋混凝土结构的防腐,技术指标见表1.  

1.2.3 BW9300型省工程重防腐涂料

 BW9300型省工程重防腐涂料运用整合转锈机理采用独特的变性混合树脂及合理的配方整体设计“ 重防腐“ 省工程两大功能结合起来将长效无维护与带锈涂装结合起来。该涂料具有优良的附着力、抗冲击性、耐磨性、耐候性和耐腐蚀性可带锈施工与锈及旧漆膜的附着力强并可实现底面漆合一。

 1.2.4  TF无溶剂重防腐涂料

TF无溶剂重防腐涂料是以环氧树脂为基料经增韧改性采用价格便宜的惰性矿产鳞片为填料,与活性稀释剂、颜料等复配研磨而成的一种安全、无毒、无溶剂型涂料该涂料有效成分高达95%左右,黏结力强防腐蚀性能、机械性能、电性能突出避免了由于溶剂挥发而造成的能源浪费和对环境的污染可适用于各种腐蚀环境的防护其防腐蚀效果是一般防腐涂料难以比拟的。 

1.2.5  PL型环氧煤沥青管道重防腐涂料

PL型环氧煤沥青管道重防腐涂料由特种树脂、煤焦沥青、防锈颜料、助剂、溶剂、固化剂等组成A.B组分包装。该涂料具有优异的防锈性和耐化学介质腐蚀性且有良好的物理机械性能附着力强,漆膜坚韧耐磨、耐水、耐海水、耐盐雾性能佳。在埋地管道外壁的防腐施工中经缠绕玻璃布固化后形成类似玻璃钢结构的涂衬层具有优异的电绝缘性。它适用于海上设施构件各种输水、输液、输气管道和地下管道地下仓库、储存罐、污水处理设备及化工设备混凝土构件、厂房等

1.3 新的防腐涂料

 1.3.1 AC铝合金涂料铝

 AC铝合金是用特殊的冶炼方法在纯铝中添加了一定量的稀土元素后依靠专门技术加工成线材可用氧炔火焰喷涂到钢铁表面上形成表面涂层。由于稀土元素的净化作用有效地降低了合金中的杂质增强了钝化膜的连续致密性提高了钢铁基体被封闭的物理屏蔽作用。稀土元素较强的净化作用还能有效地清除合金中夹杂的气体从而使合金喷涂冷凝时晶体变细。增强了涂层与钢铁间的附着力提高涂层的防腐性能同时也使涂层具有较高的抗冲刷能力。

 1.3.2 无机锌硅涂料

 无机锌硅涂料是一种由基料组份1和填料组份2混合而成的双组元混合物。该徐料属化学固化涂料依靠化学反应固化成膜。涂料的基料由元素有机聚合物组成这种基料中有大量的活性OH这些基料与填料中的金属粉锌粉、钢铁表面的铁生成硅酸盐聚合物,迅速固化、硬化在涂层与钢铁表面间形成很高的结合力即聚合成巨大的空间网络将涂层与钢铁基体连成一体。这种涂料对钢铁有强大的防腐机能涂料中的填料是由超细微粒的、高纯度的锌粉构成由于锌的电位比铁低这些锌起着牺牲阳极的阴极保护作用有效地减少铁锈生成。另外锌被氧化生成氢氧化锌、氧化锌、碳酸锌等碱性物质体积膨胀可以填塞和遮盖涂层中的孔隙和缺陷防止铁与水接触起着物理屏蔽作用阻止锌、铁腐蚀。这种涂料在使用时上面可不用其他涂料封闭即为单徐层可喷涂也可刷涂无需热喷涂在喷涂时挥发性有机物含量为零不污染环境符合环保要求。 

2、防腐涂料的特性

① 能在苛刻条件下使用,并具有长效防腐寿命,重防腐涂料在化工大气和海洋环境里,一般可使用10年或15年以上,即使在酸、碱、盐和溶剂介质里,并在一定温度条件下,也能使用5年以上。  厚膜化是重防腐涂料的重要标志。一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100μm150μm左右,而重防腐涂料干膜厚度则在200μm300μm以上,还有500μm1000μm,甚至高达2000μm。 根据美国NACE标准[PR-01-761983)修正版Iten No.53105ZS-711涂层进行抗腐蚀性能评定,结果,顺利通过了4000h盐雾试验和4000h湿热试验的考验。涂层具有卓越的耐候性,抗老化、抗辐射、耐磨、耐冲击、耐高温(400℃600℃)、低温(-60℃),导电性稳定;其电阻率可满足防静电要求,又能保证涂层的长寿命。  ③ 附着力强:涂层与基体结合力强,涂料组成物中含有羟基(-OH),金属基体提供正离子,能形成化学键结合,在涂料中的偶联剂帮助下,甚至实现共价链的结合。在空间网状结构维系下,涂料组合物中含有的金属、金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体,帮助涂层形成一个致密的界面过渡层,使其综合热力学性质与基体相匹配。  ④ 高效方便:施工简便,真正实现无机涂料的常温自固化,当环境温度20℃,相对湿度小于85%时,表干15min,实干2h,可保证高效率施工,可实现优异的抗盐雾,耐老化。涂层具有自我修补性,外力造成的局部划痕仍可受到保护,涂层不受切割及焊接损伤,带涂层焊接不影响焊接质量。  ⑤ 使用方法灵活: 无机聚合物防腐涂料即可单独使用也可作为防腐低层涂层与有机漆配套使用,单层的无机聚合物防腐涂料作为底漆时可与环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡胶系、沥青系等面漆配套使用,附着力强。 

3、防腐涂料所展现的领域 

常规方法涂料:煤气管道及其设施(如煤气柜)、天然气管道、饮水设施、垃圾处理设备等;  能源设施:水工设备、水罐、石油精制设备、石油贮存设备(油管、油罐)、输变电设备、核电、煤矿;  公路交通:高速公路护栏、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施;  大型工业设施:造纸设备、医药设备、食品化工设备、金属容器内外壁、化工、钢铁、石化厂的管道、贮槽、矿山冶炼、水泥厂设备、有腐蚀介质的地面、墙壁水泥构件;  海洋工程设施:海上设施、海岸及海湾构造物、海上石油平台等。

 4防腐涂料的应用 

防腐涂料首先具备了油漆的技术性能,如附着力。柔韧性、干度、细度以及黏度等其次防腐涂料具备了防腐的功能,如防腐、防霉和防潮等最后防腐涂料还具备了专业技术性能的特殊需求,如防腐涂料在防腐的基本功能需求,还具有屏蔽电阻效应、电极保护和湿附着力等保护作用。 根据防腐涂料用途和功能的不同,防腐涂料起到了防护作用、功能性涂料作用以及特殊装饰性作用,其中防腐涂料的防腐作用涵盖了所有涂料。防腐涂料也是一个功能性产品中的类部件,其在产品的整个过程中是一个系列产品。依据防腐涂料的用途和使用环境的不同,防腐涂料应用于专业金属防腐、工业和民用建筑构件防腐和船舶防腐等,它不仅保护金属构件产品,并且延长其使用寿命,保证建筑结构使用功能并提升建筑抵抗外界影响,确保船舶不受海水电解腐蚀并延长船体使用寿命。 重度防腐是当前防腐涂料中应用最为广泛的一种防腐手段,它涉及到各个领域,如能源工业、交通运输、海洋工程等,它还广泛应用于室外钢结构、化工设备以及管道等。环氧树脂防腐涂料是目前重度防腐中应用最为广泛、最为重要的防腐涂料。 

5、结束语 

随着环保意识的日益强化,国外防腐蚀涂料的发展以无污染、无公害、节省能源、经济高效为原则,摈弃有毒的铅、铬颜料,减少有毒溶剂的使用,降低气味等。近年来发展较快的是无公害或低公害的防腐蚀性能优良的涂料产品,主要包括粉末涂料、富锌涂料、含氟涂料、玻璃鳞片涂料。随着生产的发展,环境污染的日趋严重,尤其是海洋环境的污染,人们对防腐蚀涂料的要求也越来越高,希望研制长效的重防腐蚀涂料。常用重防腐蚀涂料有:富锌底漆、环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、氯化橡胶涂料、玻璃鳞片涂料等。国外还正在开发具有耐磨性、耐冲击性、长期耐候性的高性能重防腐蚀涂料,以减少涂装次数,降低涂装费用。 防腐涂料作为涂料工业的一部分,它不仅是现代化建设的保证,它更是在人类社会发展进程中的重要组成部分。为适应当前经济和环境发展的需求,防腐涂料必须向着高效、环保、低毒、安全以及合理的方向发展,高耐久性、无污染、低成本和使用方便是目前防腐涂料发展的主旋律。 总之,厚膜化、高耐久性、无污染或低污染、低成本、易施工是重防腐蚀涂料发展的方向。

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