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佐敦推出海洋石油平臺(tái)改性環(huán)氧涂料

管偉，卞直兵 (揚(yáng)州美涂士金陵特種涂料有限公司，江蘇揚(yáng)州225212) 摘要：介紹了高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐涂料的研制過(guò)程、施工方法、性能特點(diǎn)和配套預(yù)算，討論了樹脂、稀釋劑、固化劑、顏料、填料、助劑等對(duì)涂料性能的影響。關(guān)鍵詞：無(wú)溶劑；環(huán)氧涂料；重防腐 0.引言重防腐蝕涂料是指能夠在苛刻腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)效防護(hù)的一類高性能涂料，防護(hù)壽命一般為15年以上。高性能防腐蝕涂料不僅可起到良好的防腐蝕作用，而且可改善勞動(dòng)條件，節(jié)約能源和保護(hù)資源。所以，在近20年來(lái)受到普遍重視。目前，己開發(fā)了多種性能良好的重防腐蝕涂料。因耐蝕性能優(yōu)異、使用期長(zhǎng)、維護(hù)涂裝費(fèi)少而被廣泛應(yīng)用于各種腐蝕環(huán)境中，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料采用復(fù)合的反應(yīng)型稀釋劑為溶劑，由于帶有羥基、環(huán)氧基，而能與固化劑固化成膜。該產(chǎn)品的固體含量高達(dá)98%以上，大大減少了溶劑揮發(fā)造成的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及對(duì)施工人員的傷害。在同樣設(shè)計(jì)厚度下，降低了單位面積基材所用涂料的成本。 1.實(shí)驗(yàn)部分 1.1主要原材料改性環(huán)氧樹脂：上海新華；反應(yīng)型增韌稀釋劑：武漢森茂；分散劑：上海四海；脫泡劑：德國(guó)迪高；觸變劑：海明斯；高鈦粉：美國(guó)TORMINERALS；硫酸鋇：江蘇群鑫；消泡劑：德國(guó)迪高；腰果酚改性胺類固化劑：卡德萊。 1.2配方高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料配方見表1。
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1.3涂料的制備將改性環(huán)氧樹脂和反應(yīng)型增韌稀釋劑混合攪拌均勻后加入分散劑、脫泡劑、高鈦粉、硫酸鋇，高速分散至細(xì)度小于100μm后加入觸變劑、消泡劑，分散均勻后過(guò)震動(dòng)篩包裝。 1.4樣板的制備按GB/T1727—1992中6.1刷涂法制備樣板，檢測(cè)漆膜物理性能，干膜厚度為(45±5)μm；檢測(cè)漆膜耐化學(xué)藥品性能，干膜厚度為(200±5)μm。 1.5涂料性能及指標(biāo) 涂料性能及指標(biāo)見表2。
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2.結(jié)果與討論 2.1原材料的選擇 2.1.1活性稀釋劑的選擇使用改性液體環(huán)氧樹脂仍難以滿足施工的要求，因此需加入適量的活性稀釋劑和增韌劑。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明反應(yīng)型增韌稀釋劑可以滿足高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料的要求。反應(yīng)型增韌稀釋劑與常規(guī)活性稀釋劑的比較見表3。
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注：反應(yīng)型增韌稀釋劑與常規(guī)活性稀釋劑和環(huán)氧樹脂、固化劑的比例相同。反應(yīng)型增韌稀釋劑的用量選擇見表4。
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使用紅外光譜儀對(duì)反應(yīng)型增韌稀釋劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)有2個(gè)強(qiáng)吸收峰，3436.96cm-1是酚羥基，1708.82cm-1是苯酚的典型吸收峰。2931.22cm-1、2857.23cm-1是—CH2—伸展峰、環(huán)己烷結(jié)構(gòu)的特征峰；969.83cm-1是環(huán)氧基的吸收峰；1616.00cm-1是烯烴碳碳雙鍵的吸收峰，說(shuō)明分子鏈中含有羥基、環(huán)氧基等活性基團(tuán)，因而具有很好的增韌性和反應(yīng)活性，可大幅度地提高環(huán)氧樹脂[3]固化物的耐沖擊性、抗開裂以及粘結(jié)強(qiáng)度等物理機(jī)械性能。由于反應(yīng)型增韌稀釋劑黏度低，其與改性環(huán)氧樹脂混合可以降低環(huán)氧樹脂黏度，改善施工性能。隨著其用量的增加，黏度逐漸減少的。當(dāng)用量達(dá)到40%時(shí)，體系黏度變化很小，趨于平緩。因此反應(yīng)型增韌稀釋劑對(duì)改性環(huán)氧樹脂具有很好的降黏和稀釋性能。反應(yīng)型增韌稀釋劑不含溶劑，在施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生溶劑蒸氣。小鼠LD50：7940mg/kg，為實(shí)際無(wú)毒級(jí)產(chǎn)品。 2.1.2固化劑的選擇高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料系雙組分涂料，要求所用__固化劑的黏度較低，使用期較長(zhǎng)，與基料成膜后的涂層具有足夠的強(qiáng)度和韌性。密實(shí)性好，并有較強(qiáng)的粘附性，使涂層具有長(zhǎng)期抵抗外界機(jī)械磨損和化學(xué)腐蝕的良好性能。因此，固化劑及交聯(lián)固化效果是決定涂層性能的關(guān)鍵。高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料所用固化劑為腰果酚改性胺類固化劑，其不僅具有像脂肪族多元胺[1]一樣快速固化的特性，而且還具有像聚酰胺一樣的不揮發(fā)性和無(wú)毒性。這種多元胺類固化劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由一個(gè)帶有苯環(huán)的芳香族骨架和一個(gè)脂肪族側(cè)鏈所共同形成，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)見式(1)。使其把各類固化劑的理想性能優(yōu)勢(shì)結(jié)合到一身，從而賦予其以下優(yōu)異性能：①低溫(5℃以上)固化；②較長(zhǎng)的適用期及快速固化；③優(yōu)良的耐水、鹽水性和耐化學(xué)品性；④優(yōu)良的致密性及耐油性；⑤良好的柔韌性；⑥現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，混合比例范圍寬；⑦小鼠LD50>5000mg/kg，為實(shí)際無(wú)毒級(jí)產(chǎn)品。
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高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料的研制及其施工 2.1.3顏料的選擇為使漆膜具有遮蓋力，所采用顏料的品種和用量對(duì)涂料的穩(wěn)定性、涂層的耐蝕性能和物理機(jī)械性能具有相當(dāng)大的影響，合理地選擇顏料，是高性能防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本文選擇高鈦粉，是因?yàn)楦哜伔酆袌?jiān)固的晶體結(jié)構(gòu)、其能耐酸堿，暴露于酸性或堿性的環(huán)境后，能保持良好的顏色穩(wěn)定性；暴露于硫酸后，用二氧化鈦的2個(gè)配方有嚴(yán)重褪色跡象，相比之下，用高鈦粉的配方，其色澤差異很少。同樣的情況出現(xiàn)在堿性試驗(yàn)，采用高鈦粉的配方經(jīng)堿性試驗(yàn)后，還是保持無(wú)損，然而相當(dāng)大的色澤差異出現(xiàn)在2個(gè)采用二氧化鈦的配方。高鈦粉與二氧化鈦的比較見表5。
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2.1.4助劑的選擇高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料屬厚漿型涂料，由于一次涂刷形成的涂層較厚，往往會(huì)由于膠液的滑動(dòng)而導(dǎo)致涂層在固化前出現(xiàn)嚴(yán)重的流掛，因此，必須添加適量的觸變劑[2]，以改善涂料的沉降和涂層的流掛。常用的觸變劑有氫化蓖麻油、有機(jī)膨潤(rùn)土和超細(xì)二氧化硅等。觸變劑的加入量必須恰到好處，這樣既能在低黏度時(shí)予以適當(dāng)流平，但時(shí)間又不過(guò)長(zhǎng)而避免產(chǎn)生流掛，其用量一般為涂料總量的1%～3%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用約0.5%～2.0%的蓖麻油有機(jī)衍生物作為防沉防流掛劑。蓖麻油有機(jī)衍生物有以下特性：①容易分散，可直接添加；②提供較優(yōu)異的觸變性、流平性、涂膜防垂流性；③提供顏填料防沉性或沉淀后的再分散性；④不改變涂層的光澤。 2.2高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐涂料的特性探討 2.2.1優(yōu)異的物理機(jī)械性能高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料在交聯(lián)固化后能夠形成類似瓷釉一樣的光潔涂層，由于交聯(lián)密度高，使涂層堅(jiān)硬且具有較好的柔韌性、耐磨性、耐劃傷性、耐沖擊性。該涂料在反應(yīng)固化過(guò)程中收縮率低，具有一次性成膜較厚、邊緣覆蓋性好、內(nèi)應(yīng)力較小，不易產(chǎn)生裂紋等特點(diǎn)。 2.2.2優(yōu)異的耐化學(xué)品性和防腐性能高度交聯(lián)的高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料涂層具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，能耐海水、高度的酸、堿、鹽、各種油品、脂肪烴等化學(xué)品的長(zhǎng)期浸泡。由于不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，在干燥成膜過(guò)程中不會(huì)形成因溶劑揮發(fā)留下的孔隙，且成膜厚，涂膜致密性佳，能有效抵擋水、氧等腐蝕性介質(zhì)透過(guò)涂層而腐蝕基材。 2.2.3環(huán)保和無(wú)毒性高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料的有效成分高達(dá)98%以上，在施工應(yīng)用過(guò)程中不需采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)，可揮發(fā)的有機(jī)物含量(VOC)極低，降低了對(duì)通風(fēng)量的要求，減少了有機(jī)物揮發(fā)造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，以及對(duì)施工人員們的損害。且高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料經(jīng)檢驗(yàn)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。 3.施工方法 3.1表面處理涂料的性能與表面處理的程度成正比，通常噴砂處理是最有效及最經(jīng)濟(jì)的方法，當(dāng)噴砂處理無(wú)法使用時(shí)，在機(jī)械清潔達(dá)到St3級(jí)的表面上亦可使用本品。對(duì)于更惡劣的環(huán)境或浸泡設(shè)施使用以下表面處理方法：(1)鋼材———除去表面上所有的鐵銹、臟物、水分、油脂或其他污垢。采用干噴砂處理方法達(dá)到Sa2.5級(jí)。(2)鋁材、鍍鋅鐵———用中性洗滌劑或乳液清潔劑洗去油脂或皂膜，或用細(xì)磨料作輕微的噴砂處理。(3)混凝土———混凝土采用酸蝕或噴砂處理方法。新混凝土至少固化14天以上。 3.2施工設(shè)備施工設(shè)備采用無(wú)氣噴涂機(jī)，壓力比65∶1，空載排量13L/min，進(jìn)氣壓力0.3～0.6MPa，噴嘴020B40。 3.3施工步驟 (1)使用之前用清洗劑沖洗所有設(shè)備。 (2)將固化劑加入樹脂中，徹底混合至均勻狀態(tài)?；旌狭蠎?yīng)在混合后1h內(nèi)用完，不要混合過(guò)多。 (3)為達(dá)最佳施工效果，漆料溫度應(yīng)在10～32℃之間，環(huán)境溫度應(yīng)高于5℃。 (4)為了減少橘皮現(xiàn)象，可調(diào)節(jié)噴涂裝置以獲得良好的霧化。 (5)在進(jìn)行連續(xù)同向濕涂布時(shí)，每1道應(yīng)覆蓋前1道的50%，以避免空隙和針孔的出現(xiàn)。如有需要，再對(duì)第一道以合適的角度進(jìn)行交叉噴涂。 (6)當(dāng)直接施涂于無(wú)機(jī)硅酸鋅或富鋅底漆上時(shí)，可采用霧涂/全涂技術(shù)減少起泡現(xiàn)象。這取決于老化程度，表面粗糙度和固化條件。 4.防腐工程配套及預(yù)算根據(jù)承接的鋼結(jié)構(gòu)防腐工程的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行如下配套和成本分析，供參考。 4.1高度腐蝕環(huán)境(ISO12944中C4-C5M環(huán)境) 高度腐蝕環(huán)境的涂裝預(yù)算如表6所示。
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注：(1)理論使用量=(密度×干膜厚度)/體積固含量，下同；(2)設(shè)計(jì)防腐年限20年，平均每年防腐費(fèi)用21885元/m2。 4.2強(qiáng)度腐蝕環(huán)境(惡劣環(huán)境或浸泡設(shè)施環(huán)境) 強(qiáng)度腐蝕環(huán)境的涂裝預(yù)算如表7所示。佐敦推出海洋石油平臺(tái)改性環(huán)氧涂料

注：設(shè)計(jì)防腐年限20年，平均每年防腐費(fèi)用4.030元/m2。高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料固化過(guò)程中溶劑揮發(fā)量極少，1道涂裝可得膜厚達(dá)(150～300μm的涂膜)而不會(huì)發(fā)生針孔，只需2～3道即可達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。近年來(lái)國(guó)際上流行的無(wú)空氣噴涂[4]使得該類厚漿型涂料的大面積施工成為可能。目前無(wú)溶劑環(huán)氧涂料的單價(jià)雖然高于溶劑型環(huán)氧涂料，但衡量防腐涂料的經(jīng)濟(jì)性不能只憑單價(jià)，高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料的固體分近100%，在達(dá)到相同的涂膜厚度的情況下，所需要的涂料量比采用溶劑型環(huán)氧涂料要少；另外，由于1道可達(dá)高膜厚，減少了施工道數(shù)，從而降低涂裝施工費(fèi)用。__ 5.結(jié)語(yǔ) 高效無(wú)溶劑環(huán)氧重防腐蝕涂料是新一代的節(jié)能環(huán)保型重防腐蝕涂料。該產(chǎn)品物理機(jī)械性能突出、對(duì)各種腐蝕介質(zhì)有很強(qiáng)的耐蝕能力，施工方便，工程造價(jià)低，防護(hù)壽命長(zhǎng)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)工程建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，必將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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