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GFT1高性能防腐蚀涂料的配方设计研究

2022-04-28 来源:周口农业机械网

GFT—1高性能防腐蚀涂料的配方设计研究

一、前言

腐蚀给人类造成的损失是惊人的,全球每年腐蚀经济损失约10000亿美元,占各国国民生产总值GNP的2%—4%。腐蚀损失为综合自然灾害损失,即地震、台风、水灾等损失总和的6倍,据有关部门最新统计,我国腐蚀经济损失高达2800亿人民币,约占国民生产总值GNP的4%,每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。如此巨大的损失,刺激着防腐蚀涂料的发展,高性能防腐蚀涂料正是在这样的背景之下产生的。

高性能防腐蚀涂料,又称之为重防腐蚀涂料,是指能够在苛刻腐蚀环境下长效防护的一类高性能涂料,防护寿命一般为10年以上。优质的高性能防腐蚀涂料,不仅可起到良好的防腐蚀作用,而且可改善劳动条件,节约能源和保护金属资源。所以,在近二十年来受到发达国家的普遍重视。目前,美、英、日等发达国家己竞相开发了多种性能良好的重防腐蚀涂料品种。因耐蚀性能优异,使用期长,维护涂装费少而被广泛应用于各种腐蚀环境中,产生了明显的经济效益。

在追求防腐蚀涂料高性能的同时,节约资源、保护生态环境这个具有国际意义的新课题对涂料工业提出了“无污染”的新要求。开发绿色产品,进行绿色创新,不仅可以减少污染,改善环境,而且可以节约资源,降低成本,提高经济效益,因而成为全球涂料工业的一种发展趋势。

GFT—1高性能防腐蚀涂料采用复合的活性稀释剂为溶剂,活性稀释剂由于带有环氧基而能与固化剂固化成膜。所以该产品的固体含量高达95%左右,大大减少了溶剂挥发造成的资源浪费、环境污染以及对施工人员的损害。在同样设计厚度下,每公斤涂料可涂刷的面积大大增加,因而降低了单位面积基材所用涂料的成本。

二、GFT—1高性能防腐蚀涂料的配方设计

GFT—1高性能防腐蚀涂料在配方设计上遵循当前国际上徐料工业发展的“四E”原则,即经济性、效果、生态和能源的原则,并将重防腐涂料和无溶剂涂料的配方原理融合于设计之中。通过大量试验,严格筛选基料、固化剂、稀释剂、颜料、填料及各种助剂,最终研制而成的产品,充分体现了重防腐涂料和无溶剂涂料的各自性能特点。

1.基料

用于无溶剂涂料的基料品种主要有:环氧树脂、聚氨脂树脂、聚脂树脂及氯化橡胶等。其中,以环氧树脂的耐蚀性能及粘接强度最为突出,因此,我们选用环氧树脂为基料。由于无溶剂涂料是不含有惰性溶剂的,所以在满足对漆膜性能的前提下,如何降低涂料本身的粘度,以满足施工要求,是拟定配方时首先要考虑的问题。为降低涂料的粘度和减少稀释剂的用量,应采用低分子量的环氧树脂。为此,618环氧树脂最为理想,但价格较贵。通过配方调整试验,6101树脂也能满足要求。

2、活性稀释剂

使用液体环氧树脂仍难以满足施工的要求,因此需加入适量的活性稀释剂。活性稀释剂是低分子、低白度,能参与交联固化而成为漆膜的一种溶剂;选择活性稀释剂的原则为:稀释树脂的能力强、无毒、无特殊臭味‘不易挥发,并能满足漆膜的性能要求。

丁醇、异辛醇、甲酚、烷基醇和高级一元醇的缩水甘油醚及脂肪酸缩水甘油酪等是常用的单官能度活性稀释剂,二缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚等是常用的双官能度活性稀释剂。其中,环氧丙烷丁基醚是最常用的活性稀释剂,其稀释能力强,价格相对便宜。

但是,单官能度活性稀释剂的引入,会使环氧树脂的交联密度下降,从而漆膜的耐热性能、抗冲击强度、硬度、抗弯曲能力下降。为了兼顾涂料的各种性能,在加入一定量单官能度话性稀释剂的同时,还采用了对环氧固化体系热形变温度影响较小,并对改善漆膜柔韧性和抗冲击性能有明显改善作用的双官能度活性稀释剂,由此复配的活性稀释剂,不仅有效地降低厂环氧树脂的粘度,而且改善了漆膜的抗冲击抗弯曲能力及耐热性能。

3.增韧剂

低粘度的环氧树脂固化物较脆、涂层的柔韧性及耐热冲击能力较差。为此,常常向树脂——固化体系中加入被称为增韧剂的部分,增韧剂不仅能改善固化物抗冲击强度及耐热冲击能力,而且提高涂层的剥离强度,减少固化时的反应热及收缩性。其作用原理是用增韧剂分子与环氧树脂分子之间相互作用代替环氧树脂分子链段间的相互作用,使涂层的玻璃化温度降低,由此增加高分子化合物的韧性,改善涂层的脆性。

用于环氧树脂增韧的原料主要有聚酞胺树脂、聚硫橡胶、环氧化聚丁二烯树脂,丁脂橡胶以及不饱和聚脂树脂等。在改善漆膜韧性的同时,也必须充分考虑增韧树脂的耐蚀性能,与环氧的相容性及其本身的贮存稳定性。

最近几年兴起的二甲苯型不饱和聚脂树脂以二甲苯甲醛树脂为原料,部分取代常用的二元醇,经与二元醇缩聚反应得到一种不饱和聚脂树脂。由于这类不饱和聚脂树脂结构中含有较多的苯环结构,另一方面又降低了酯基密度(脂基是不饱和聚脂分子中的腐蚀薄弱环节),因而提高了树脂的耐蚀性。在无溶剂环氧涂料中加入这类树脂不仅能够改善涂层的脆性及粘结性能,提高抗冲击能力,而且不会因此而降低漆膜的耐蚀能力。

(待续)

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