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建筑重防腐涂料的开发与应用进展
作者:涂料胶粘技术研究网     更新时间:2008-03-15 14:54:51
 国内重点需求的专业涂料有建筑涂料、汽车涂料、交通道路涂料、船舶涂料、集装
箱涂料,电子仪器涂料等。这些涂料是外商投资的重点。
  目前我国对专业涂料的需求在大大增加,对特种涂料的需求增加也很快。2000年
我国对特种涂料需求预计为30万吨。其中对重防腐涂料需求为18万吨,道路涂料需求
为8万吨及其他方面涂料2万吨。在特种涂料中,重防腐涂料是需求的重点。特别是重
防腐涂料的进步,使得涂料又辟新径,并在新的领域中已显露头角。
  发展环保型涂料是大势所趋。人类的发展表明,随着人口的增长和工业的发展,
环境污染问题日益严重。解决涂料对环境的污染问题根本途径是发展无溶剂涂料、水
性涂料、粉末和高固体分含量的涂料。
开发高固体分和无溶剂防腐涂料系列,用于大型防腐工程中时超耐久防腐性能的涂料
需求已很迫切,尤其开发高性能防腐防污涂料,其具有很大的市场发展潜力。
  1.基本性能
  重防腐涂料要求有较长有效的保护期。例如大桥和电视塔要求20a以上;海洋平
台和输油管:一般10~10a;普通钢结构至少要求3a以上的有效期。因此涂料和涂装
的质量保证涂层的可靠性在第1位。因为腐蚀环境具有可变性,同种配套体系适合于
海洋环境不一定适合大陆环境。因此重防腐涂料体系试验周期长、风险高,换代慢。
重防腐涂料品种繁多。如单组分聚氨酯耐久重防腐涂料可在5~500℃范围内,30%~
98%相对湿度下施工,可快速固化,涂膜耐水、耐油、保护效果好。
  通常防腐涂料具有优良的耐候性、耐臭氧性、耐热表化性、耐燃性、耐化学品和
耐油性,可耐酸、碱、水、矿物油等腐蚀介质并耐酸碱耐水、耐化工大气等苛刻条
件,即使在恶劣的海洋、多雾的大气腐蚀下,漆皮也能保持10多年不脱落剥离。它对
各种腐蚀性液体、气体具有特别优越的性能。并且耐高低温、抗离子幅射,适用范围
广、干燥快、施工方便,并具有柔韧性、耐磨性好、抗冲击、抗渗透性强、附着力高
的发展优势。
  2.生产工艺
   例1 环氧硅烷涂料所用硅烷为MesSi端基组基组分,将Me 3Si端基硅氧烷含
31mol%MesSiO和62mol MeSiHD投入含甲基苯乙烯的烧杯中,在h催化剂作用在升温到
120℃,继续在14℃下反应4h,冷至120℃,加入烯丙基缩水甘油醚,滴入时间1.5h,
在120℃下搅拌反应2h和加热至140℃制成环氧硅烷。具有优良的耐霜,耐磨蚀和高光
泽。
  例2 将10分热固性树脂溶解在极性溶剂中,粘度为5~100cps和2~40分粉末聚苯
胺混合。例如,10分M 100 8(醋酸乙烯一乙烯氯共聚物)溶解在3.7混合的环已酮和
MIBK溶剂中,粘度10cps和20分Version在室温下分散10min后与环氧硅油混合制成抗
静电耐温防腐蚀涂料。
  例3 日本开发的具有水解稳定性聚酯涂料是使用2一甲撑一1,3一二氧撑丙烷为
原料,在苯乙烯和甲苯及AIBN存在下,在80℃下反应6h制成共聚物。再加人25%甲苯
溶剂,施用在玻璃板上,形成20~30pm涂膜,浸在26℃海水中pH 8~12,这种涂料仅
具有抗尘土性能。
  例4 氯碱厂是海洋化工多种恶劣腐蚀的代表,使用的重防腐涂料之姣姣者配漆时
基本配方如下:
  原料名称 用量/份
  改性环氧多羟树脂 100
  Oleste,P75(多异氰酸酯预聚物) 70
  甲苯 25
  甲基异丁酮 25
  煤焦油 50
  滑石粉 50
  例5 聚磺化聚乙烯( CSM)是将聚乙烯溶于溶剂内,在自由基引发作用下与氯
气、二氧化硫反应,也可以用磺酰氯与聚乙烯同时进行氯化和氯磺化,此一步反应在
少量助催化剂存在下进行,副产二氧化硫与氯气反应生成硫酰氯可循环返回反应器内
再次使用。
  236混合溶剂 57.5,甲基秋兰姆 1.5,硅油 0.5,促进剂DM 1.5,改性膨润
土 1,混合溶剂(丁醇:甲苯为1:2) 55.5。
  此涂料可自行配套组成重防腐体系。在溶剂挥发后即干,通常在保养一周后使
用。
  例6 用固化剂改性的氯磺化聚乙烯涂料组分为15%的氯磺化聚乙烯55%,改性树
脂8%,硫酸钡7%,BYK分散剂4%,改性膨润土3%。混合溶剂7%。固化剂的配方
为:甲苯二异氰酸酯聚合物55%,BYK分散剂20%~25%,醋酸丁酯20%~25%。
  水性氯磺化聚乙烯涂料是以氯磺化聚乙烯为主原料,用水为分散介质,再配以改
性树脂制成,含固量可达50%。
  氯磺化聚乙烯带锈防腐涂料是将氯磺化聚乙烯与氧化铁红、磷酸锌、四盐基锌络
黄、铬酸二苯胍等防锈颜料按60%~80%与10%~18%的配方,再加入填料、溶剂、
催干剂等,在配料槽内混合均匀,经砂磨机打磨后制成。
单组分高固含量氯磺化聚乙烯防腐涂料掺加具有优良耐候、抗紫外线及耐蚀性的改性
硅树脂,选用聚氨酯成膜助剂,使用寿命可达5~8年。
  例7 填料:主要选择耐酸碱,耐化学介质腐蚀的硅酸盐类为填料,如滑石粉、硅
藻土、石英粉等。
颜料:选择耐化学介质优良的钛白粉、中铬黄、酞菁蓝、氧化铁红、炭黑、氧化铬
绿、导电炭黑等。氧化铁、锶黄等。
  防污剂:铜粉、氧化亚铜、DDT、三嗪类除草剂、高效低毒杀虫剂等:
  阻燃剂:含溴化合物、磷酸盐类、金属氧化物、二氧化锑、氢氧化铝等。
  消泡流平剂:硅油类。
  选择优良的蓖麻油和甲苯二异氰酸酯(TDl)加成反应,制成相对分子质量低的高
分子预聚物(固化剂),供施工配漆使用,该类固化剂是各类含羟基高分子化合物的优
良的常温于燥固化剂。
  例8 一种用于颜色过滤的一种防护性涂料的基本组分为共聚物(环氧当量重(EEW)
200~300)的甲基丙烯酸缩水甘油酯和氟化物、固化剂或有机溶剂。
  例如,混合物甲基丙烯酸缩水甘油酯一(过氟辛基)醚丙烯酸酯共聚物(EEW 300)
100,2一苯基一2一甲基咪唑3,苯酚酚醛树脂20,EtOCH2CH20Ac 400和硅烷偶联剂1
分混合涂在玻璃板上,干燥,在180℃,1h固化制成抗热降色涂膜。
  例9 一种苯丙树脂共聚物使用325分苯乙烯和260分丙烯酸2一乙基已酯溶解在甲
苯溶剂中在8.8分Bz202存在下聚合,冷却,加入甲苯制成50%固体分乳液。在
25℃,粘度3000 cp,施加在玻璃板上,在60℃光反射10%。
  但上述涂料尚难于满足严重的盐雾,酸雾下的防腐蚀要求。新近推出的耐磨、抗
腐性含硅的新型涂料。这种涂料组分为甲基丙烯酸甲酯400,丙烯酸丁酯500,甲基丙
烯酸2一羟乙酯50,甲基丙烯酸缩水甘油酯50分,在500分(MeO)2,Si低聚物(d.p 3
~6)和Bz202存在下和溶解在甲苯一异丙醇溶剂中聚合制成74%固分的涂料,使用时
用甲苯稀释;施用在玻璃板上,在110℃下加热30min,制成涂料,铅笔硬度HB,
Haze 0.2,具有优良的抗沸水性。
  例10 由于玻璃基材具有亲水性,易吸水,必须用偶联剂处理使其充分发挥玻璃
鳞片屏蔽水、水蒸汽和腐蚀离子的效果,使树脂和玻璃表面产生共价键和亲和性,增
加附着力,从而形成高强度涂层,发挥屏蔽作用,抑制水分迁移,使片状玻璃填充具
有极大地应用效果。
  日本推出的一种涂料组分具有优良的抗沸水性,含硅氧烷低聚物的涂料基本组分
为:r一甲基丙烯酰丙基三甲氧基硅100,甲基丙烯酸2一羟乙酯50,N一羟甲基丙烯酰
胺50,甲基丙烯酸甲酯450,丙烯酸丁酯350分在500分(MeO+)Si低聚物(d.p 3~6)和
Bz202及甲苯一异丙醇溶剂内制成54%固体组分,用甲苯稀释制成,施用在玻璃片
上,在110℃下30min形成涂膜,铅笔硬度HB,Haze0.2,抗沸水性优良。在脱硫吸收
塔内使用玻璃鳞片涂料。目前玻璃鳞片在防腐蚀涂料中的应用技术已日趋成熟。
  例11 环氧聚氨酯重防腐涂料颇具代表性,其制备方法是先对环氧树脂进行改
性,用聚丙二醇和双酚A在氢氧化锂的催化下进行部分开环反应,再进一步与苯酚和
甲基二乙醇胺的作用下完成羟基转化和扩链,从而得到含有胺基的多羟树脂,以此与
多异氰酸酯组分配漆,得到性能全面、干燥迅速、耐盐雾、耐酸、耐碱腐蚀的涂层。
  将Epikote 1001环氧树脂1000份、双酚A50份、聚丙二醇250份、LiOH适量,经热
处理得环氧当量为2 450的树脂,再投入苯酚43.6份,甲基二乙醇胺6.5份,继续反
应,得到羟值125的改性环氧多羟树脂。
  例12 适用于机械强度高的耐候防腐蚀粉末涂料的环氧树脂组合物这种组合物由
固化剂和环氧树脂组成。所用的环氧树脂组分是通过将抗氧剂与环氧树脂(由环氧化
合物,羧基封端的聚酯低聚物和多异氰酸酯组成)捏和制得的。例如,将氢化的双酚
A;缩水甘油醚460分,羧基封端的聚酯低聚物(由甲基六氢邻苯二甲酸酐和新戊二醇
制成)260分和IPDl 30分,在170℃下聚合4h,与7.5分四亚甲基一3(3.5一二叔丁基
一4,一羟苯基),芮酸酯甲烷混合,制成组合物。取其100分与偏苯三酸酐7分,
T10250分和Acronal4Fo.5分混合,捏和、粉碎、涂于磷酸锌处理过的软钢上,烘烤,
形成的涂膜埃里克森压痕8mm,抗褪色性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐沸水性、耐候性
和抗粘连性好。
  例13 这种基础组分含环氧树脂100分,平均分子量1000~10000,环氧当量10~
270,玻璃化温度20~80℃。2~50分低分子量的多元醇和热塑性阳离子聚合物引发
剂。制成的涂料具有优良的抗水性、抗溶剂性、抗冲击性和低温固化性。其具体制法
是,将苯乙烯25,甲基丙烯酸甲酯26.7,甲基丙烯酸甘油酯30,甲基丙烯酸2一乙基
已基酯18.3分混合(100分)与新戊二醇10,N、N,一二甲基一N一(4一氯苄苯胺六氟
锑酸盐1,苯偶姻0.1和YF39190.43分,冷却,磨成粉状制成粉末,在160℃25min固
化,制成光泽涂料。DuPont抗冲击强度25cm。 
  例14 一种重防腐涂料组分为100分醇酸(平均分子量550~5500)改性的25%~
50%脂肪酸含65%~85%亚油酸一亚麻酸或甘油酯和30~120分氯化聚丙烯,平均分
子量2500~22000,含氯量>63%,软化温度110℃~130℃,含50%醇酸(平均分子量
2980)用亚麻子油脂肪酸L75(16%亚油酸,52%亚麻酸)368,邻苯二甲酸酐296,三
羟甲基丙烷119,季戊四醇156和苯甲酸61分溶解在甲苯中制备。涂料组分为醇酸42,
Superchlone lObH(含C165%,软化温度125℃,平均分子量7450)10.5,MonocizerW 
45增塑剂3.5,二氧化钛28和BaS04 7分喷涂在用环氧底漆涂刷后的钢板上,在室温下
干燥一周后形成抗交联涂层,光泽(60℃)87.1%。 这种单组分聚氨酯基料,是用羧
基化聚氨酯与不饱和环氧衍生物反应而成。例如,用聚合的MDl60,聚己二酸丁二酯
(平均分子量1000)100,和2一甲氧基丙酸13.4分在加热和搅拌条件下加入28.4分甲
基丙烯酸缩水甘油酯和0.05分C2H2snMe2,在100℃下反应24h制成聚氨酯,平均分子
量36 000。将含三异氰酸酯的聚氨酯溶解在THF中,涂布在20bm的PET薄膜上,用
5Mrad电子束照射形成涂膜,凝胶含量100%。抗张强度740kg/cm。
  单组分聚氨酯耐久重防腐涂料生产成本1.5万元左右,市售价为2.0~2.8万元,
经济效益好,可以进行开发。
  例15 聚酰胺重防腐涂料海洋是严酷的腐蚀环境,钢铁在海水中的腐蚀平均速度
为0.12mm/a,在海洋大气部位由于强烈光照,潮湿空气和海盐微粒影响。腐蚀会日
益严重。重防腐涂料指在这种严酷腐蚀环境下能长期使用,且涂层厚,可分为底漆,
中间层,面漆的配套涂料。
  一种聚酰胺重防腐涂料组分(a)聚酰胺和粉末Zn或(b)粉末Zn 30,熟石灰20,聚
酰胺10和溶剂40%。(1)应用上述涂料组分作为底漆。(2)混炼30分共聚物聚酰胺溶解
在EtOH和70%水泥。(3)油或水性瓷漆为面漆。(4)共聚物聚酰胺溶液溶解在EtOH中作
为防护层。例如,将尼龙6/尼龙66共聚物改性与甲基丙烯酰胶10,Zn粉30,熟石灰
20和溶剂40%,涂在铁基材上作为底漆,然后涂上三层保护漆,浸人海水中1个月无
变化。
  例16 环氧树脂改性不饱和聚酯重防腐涂料
  不饱和聚酯树脂属于耐腐蚀树脂,除了具有较优良的耐腐蚀性外,耐热性也很
好,并具有较好的机械性能。
用环氧树脂改性的不饱和聚酯树脂涂料可在短时间内成膜,涂膜具有良好的耐化学
性,耐热和抗静电绝缘性。作为省资源、节能量及无污染的一种重防腐涂料,可广泛
用于石油化工生产中。可用于大型设备涂壁,管线外壁及设备内壁。
  这种涂料的基本组分是双酚A环氧树脂和含烷基醚和羧基的不饱和聚酯。例如,
用甘油烯丙基醚0.45,顺酐1.0和乙二醇0.5mol在180℃下加热8h,加入双酚A:缩水
甘油醚0.5mol和0.3%(以混合物总数计)2一羟基一β一甲苯胺,在90℃下反应1小
时,混合物用1h时间滴人2.5%MeOH,控制反应温度90C,减压至10mmHg,用30min制
成固含量60%溶液。这种改性聚酯酸值18和粘度3000cp。这种聚酯用溶剂稀释至50%
固含量,加入氢醌0.03,辛酸钴(8%CO)0.5.和MEK过氧化物(55%)l%混合,涂在玻
璃上,干燥制成涂料,铅笔硬度3H,具有优良的耐水性,耐碱性和耐酸性。
  例17 氯化橡胶重防腐涂料
  氯化橡胶是用天然橡胶溶解在水中在通氯条件下进行加成反应制得的一种橡胶,
它能溶于各种溶剂,并与多种树脂相容性甚好。这种具有优良溶解性的橡胶用于制造
重防腐涂料耐久性。所用橡胶平均表面积10~40000cm/g,分子结构饱和,无活性
基,因而不参与化学反应,具有优良的耐化学稳定性和耐酸碱腐蚀性,用于制成涂料
其透水性、透氧性、水蒸汽渗透性将均优于氯磺化聚乙烯涂料,氯化橡胶重防腐涂料
本身含氯量高,阻燃性好,兼有杀菌作用。
  例18 将异丙烯橡胶1kg分散在8L水中,在通氯下分散,在60℃下用光照射反应5h
后过滤、水洗、干燥制成白色粉末,含氯量高达66%,将氯化橡胶20,溶于甲苯中形
成20%甲苯溶剂,与氢烃70和氢烃50,混合物20,云母氧化铁25,酰胺氢化蓖麻油衍
生物2分和定量二甲苯混合可制成防腐涂料。
  例19
  涂料配方
  丁基橡胶 30
  氯化橡胶 30
  C17H30COOH 2
  抗氧化剂  2
  滑石粉 80
  颜料 3
  氯磺化聚乙烯 40
  MgO 5
  促进剂 1
  溶剂 1
  二丙酮醇 1
  配制工艺如下:
  先将丁基橡胶和氯磺化聚乙烯在开炼机上塑炼,再加入MgO、抗氧化剂、促进剂
进行混炼,将混炼均匀的胶料切片加入部分溶剂及氯化橡胶等溶解,再通过油墨辊筒
磨细,最后加入剩余溶剂,经充分搅拌后得成品。
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