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                陜西立高涂料有限公司
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                防腐涂料的種類及應用
                來源:陜西立高涂料有限公司  發布時間:2013-12-7  字號:

                防腐涂料,一般分為常規防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規防腐涂料是在一般條件下,對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命;重防腐涂料是指相對常規防腐涂料而言,能在相對苛刻腐蝕環境里應用,并具有能達到比常規防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。如今防腐涂料已成為涂料領域的重要的生力軍,防腐涂料發揮著越來越大的作用,發展前景可觀。但傳統產品逐漸改進完善,新的產品不斷研發問世,要適應防腐市場和環保法規發展中新的標準和要求,尚需積極進取,持續創新。 

                1、防腐涂料的種類 

                防腐涂料,一般分為常規防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規防腐涂料是在一般條件下,對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命;重防腐涂料是指相對常規防腐涂料而言,能在相對苛刻腐蝕環境里應用,并具有能達到比常規防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料

                1.1常規防腐涂料

                1.1.1環氧樹脂防腐涂料

                 環氧樹脂具有優良的耐水性、耐化學品性(耐酸、耐堿和有機溶劑) ,貯存穩定,附著力特別好,適用于海上、海岸、工業區等嚴重腐蝕環境中鋼鐵構筑物的涂裝,尤其適用于各種貯罐內表面的涂裝。根據所用固化劑、改性樹脂以及應用形態的不同,通常將環氧樹脂防腐蝕涂料分為環氧酯防腐蝕涂料、胺固化環氧防腐蝕涂料、樹脂改性環氧防腐蝕涂料、新型環氧防腐蝕涂料(環氧粉末防腐蝕涂料、線形環氧防腐蝕涂料及其他改性環氧防腐蝕涂料。 

                環氧樹脂是平均每個分子含有兩個或兩個以上環氧基的熱固性樹脂。環氧樹脂涂料的主要成分是環氧樹脂及其固化劑,輔助成分有顏料、填料等。由于環氧樹脂具有易加工成型、固化物性能優異等特點,在金屬防腐中被廣泛應用,通過環氧結構和膨脹單體改性、環氧合金化、填充無機填料等改造后可以制成防腐涂料。環氧樹脂涂料具有優良的物理機械性能,具有較強的金屬附著力,也具有較好的耐化學藥品性和耐油性,尤其是極強的耐堿性。 研究發現,采用極化方法可以實現環氧樹脂與不銹鋼顏料的最優化組合,生成的環氧粉末涂料可以彌補環氧樹脂表面耐磨性差的缺點,因此可直接在露天環境中使用。 為了提高環氧樹脂涂料的耐熱性,可利用硅酮的耐熱性將環氧樹脂與少量硅酮樹脂混合制成新的耐熱防腐涂料。這主要是因為硅酮中—Si—O—Si—的存在使涂料熱穩定性較好,而—Si—C—則保證了涂料的固體成分。先將環氧樹脂與甲基異丁酮等混合組成溶劑,然后將硅酮樹脂加入上述溶劑,再用二甲苯進行稀釋,并加入聚酰胺作為固化劑。通過分光鏡和電化學顯微鏡觀察可發現涂料的熱穩定性有了顯著提高,對甲苯、三氯基甲苯等溶劑也有良好的抵抗力。環氧樹脂涂料在潮濕的環境下防腐能力較差,使用酮亞胺代替常見的聚酰胺、聚胺,由于酮亞胺水解后生成的胺可以與環氧樹脂作用,從而達到耐水防腐目的。如果將環氧樹脂與氯化橡膠、硅酮樹脂共混生成聚合物類型涂料,利用橡膠對水蒸氣等腐蝕介質的阻隔性和硅酮的耐高溫性,可以用單層涂膜來實現普通多層薄膜的防護功能。

                 1.1.2     聚氨酯防腐涂料

                 聚氨酯涂料是一種以聚氨酯樹脂為基料,以顏料、填料等為輔料的涂料。聚氨酯涂料對各種施工對象和環境的適應性很強,可以在潮濕環境和底材上施工,也可以在低溫下固化。這種涂料有聚醚、聚酯、環氧樹脂以及丙烯酸樹脂雙組分聚氨酯涂料,也有單組分濕固化聚氨酯涂料。 取聚氨酯作為基體,加入聚四氟乙烯、氧化鐵、鈦白粉等填料,[3]研制出一種雙組分常溫固化涂料。以聚氨酯和γ 線輻照的聚四氟乙烯組成的耐磨防腐涂層,通過用傅立葉紅外光譜等分析了涂層表面的化學結構及形貌,發現含有適量的聚四氟乙烯涂料,其涂層表面密實,可富集聚四氟乙烯并與聚氨酯樹脂形成牢固的結合,具有良好的耐磨性及抗腐蝕性。另據研究發現,互穿網絡防腐涂料性能較好,這種涂料是塑料網絡和橡膠網絡相互貫穿形成的線穿網絡聚氨酯,在常溫下,產品對鹽水、鹽酸、磷酸、硫酸、苛性堿、汽油等具有優良的耐腐蝕性能和物理機械性能。

                1. 1.3 富鋅樹脂防腐涂料

                含有大量鋅粉的涂料稱為富鋅涂料。富鋅涂料包括無機和有機兩種類型,無機類富鋅涂料使用硅酸烷基酯、堿性硅酸鹽為基料,有機類富鋅涂料主要使用環氧樹脂為基料。前者對金屬有極好的防銹和附著力作用,且在耐熱性、導電性、耐溶劑性方面都優于后者。 富鋅涂料的防腐機理是:在腐蝕的前期,通過鋅粉的溶解犧牲對鋼鐵起陰極保護作用;在其后期,隨著鋅粉的腐蝕,在呈球形鋅粉顆粒中間沉積了許多腐蝕產物,這些致密而微堿性腐蝕產物不導電,填塞了顏料層,阻擋屏蔽腐蝕因子的透過,即后階段是由屏蔽作用而起防腐蝕效果的。富鋅涂料可分為有機和無機兩大類。有機類富鋅涂料主要使用環氧樹脂為基料;無機類富鋅涂料使用堿性硅酸鹽、硅酸烷基酯為基料。前者因其對金屬表面的處理要求不太高、施工受環境影響小、附著力強等特點,在各領域得到廣泛的應用;后者對金屬有極好的附著力和防銹作用,且在導電性、耐熱性、耐溶劑性、防銹性等方面都優于前者,尤其作為單一涂層,無機類比有機類具有更好的耐久性和防腐性。含有環氧硅酸酯的富鋅涂料,既具備無機富鋅涂料的各種優點,又克服了無機富鋅涂料的成膜性能差、表面處理要求高、漆膜易開裂、施工條件苛刻等缺點,有效地將無機富鋅涂料和有機富鋅涂料結合起來,是一種性能優越的長效電化學保護涂層。 

                1.1.4 高固體分防腐涂料

                 在普通防腐涂料中,一般大約含40%的可揮發成分,這些涂料大部分為有機溶劑,在施工后會揮發到大氣中去,既造成了涂層缺陷,不能滿足防腐要求,同時也污染了環境。因此,降低其可揮發組分,提高涂料的固含量,是涂料開發新的研究和發展方向。因此,我們將質量固含量質量分數80%或體積固含量體積分數60%以上的涂料稱之為高固體分涂料( HSC) ,其防腐性能優越。目前,國外已研制出固體質量含量高達95%的防腐涂料,該涂料有優越的性能,已在水電工業和油氣田中得到廣泛應用,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環氧、醇酸、丙烯酸、聚氨酯以及無機硅酸鋅涂料等。目前在工業防腐領域成功應用的水性涂料主要包括水性環氧涂料、水性無機硅酸鋅涂料、水性丙烯酸涂料等。在水性防腐涂料的制造過程中,一般不使用溶劑,其VOC 含量非常低,甚至能達到零的水平,可以說,水性防腐涂料是目前研究的熱點。 

                1.1.6 橡膠涂料

                    橡膠涂料是以天然橡膠衍生物或合成橡膠為主要成膜物的涂料。橡膠涂料具有快干、耐堿、耐化學腐蝕、柔韌、耐水、耐磨、抗老化等優點,但其固體分低、不耐曬。主要用于船舶、水閘、化工防腐蝕涂裝。本文主要討論氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料和氯化橡膠涂料。 

                1)氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料 

                    氯磺化聚乙烯防腐蝕涂料是以氯磺化聚乙烯橡膠為成膜物加入改性樹脂、顏料、填料、溶劑、硫化劑、促進劑等添加劑配制而成的。氯磺化聚乙烯是一種特殊合成橡膠,氯使聚合物具有抗油性并阻燃,氯磺;咕酆衔镌谝恍┙饘傺趸(:氧化鉛、氧化鎂等的作用下易于交聯。氯磺化聚乙烯主鏈不含雙鍵,屬飽和聚合物,具有優異的綜合性能。其耐候性優異,耐氧化性、耐臭氧性相當于丁苯橡膠的10 ;具有極好的耐化學品性,240 多種介質都很穩定;耐水性好,對氣體水蒸汽的滲透有良好的阻隔性;耐熱(130160 ℃) ;耐低溫( - 5562 ℃) 。 

                2)氯化橡膠防腐蝕涂料 氯化橡膠是由天然橡膠經過煉解或異戊二烯橡膠溶于四氯化碳中,通氯氣而制得的白色多孔性固體物質。氯化橡膠分子結構飽和,無活性化學基團,耐候性及化學穩定性好,對酸、堿有一定的耐腐蝕性,水蒸汽滲透性低,耐水性、耐鹽水性、鹽霧性好,與富鋅漆配合,具有長效防腐蝕性能,并可制成厚膜涂料。氯化橡膠的熱分解溫度為130 ℃,但在潮濕環境下60 ℃即開始分解,因此使用溫度不能高于60 ℃。由于其含氯量高,阻燃性好,且在潮濕條件下可防霉。工業生產的氯化橡膠一般含氯量為67 % ,單獨用于涂料時,漆膜較脆,附著力不好,不耐紫外線,易老化,在配方中加入天然樹脂或合成樹脂、顏料、增塑劑、穩定劑等進行改性,可提高涂層的物理性能。 

                1.2 重防腐涂料

                1.2.1 鱗片玻璃重防腐涂料

                 鱗片玻璃是指厚度為3~4um的鱗片狀薄玻璃制品。據介紹這種薄片魚鱗形玻璃主要用于合成樹脂的混合材料和防腐蝕涂料等領域作為重要添加劑材料之一配合使用的底層樹脂有環氧類和聚醋類等樹脂。一般在厚度為1mm的涂料層中約有120150片層層相疊的魚鱗狀玻璃鱗片。它可以防止腐蝕性離子和雨水的浸透。在使用這種鱗片玻璃涂料時都要在鋼材等金屬物體表面預先涂搜上一層處理基底的打底材料然后再涂布上一層200-1000um厚的鱗片玻璃涂料。 玻璃鱗片實際上是一種極薄的玻璃碎片。它是用特殊的玻璃(國外稱玻璃國內稱堿玻璃1 000 ℃以上的高溫熔融,再經吹制變得很薄,然后驟冷,最后經破碎、篩選分級而成。玻璃是無機材料,它的組成決定了具有優良的耐化學品性及抗老化性等性能;由于它很薄,能與涂層重疊平行排列,形成致密的防滲層,有效地提高了涂層的抗滲透能力。涂層中玻璃鱗片的大量存在,不僅減少了涂層與底材之間的熱膨脹系數之差,而且也明顯降低了涂層的固化收縮率,因此,存在于涂層與底材之間的內應力也隨之減少,這不但有利于抑制涂層龜裂、剝落等

                現象,更可確保涂層發揮其優異的附著力與抗沖擊作用。涂層中的玻璃鱗片與樹脂緊密粘結,提高了涂層的堅韌度,使涂層具有優良的耐蝕性。此外,涂層中層層排列的玻璃鱗片,可形成多層的鏡面反射,從而減少了紫外線對涂層中高分子樹脂的破壞作用,延長了涂層的使用壽命。將玻璃鱗片以高濃度分散在基料中制成的涂料,所用基料有環氧、環氧瀝青、不飽和樹脂、聚氨酯樹脂等,因其隔離能力強,適用于腐蝕非常嚴重的海中和海浪飛濺區的鋼構筑物上。

                 1.2.2環氧重防腐涂料

                 環氧重防腐涂料是以環氧樹脂為漆基用特種橡膠和煤焦瀝青、石油樹脂等加以改性加人顏料、填料、助劑及固化劑而制成的雙組分重防腐涂料。該重防腐涂料具有卓越的耐酸、堿、鹽腐蝕性耐大氣腐蝕和耐磨損涂層附著力強收縮率低機械性能高無針孔電絕緣性能好。該產品適用于港口工程水利水電工程海洋石油鉆井平臺船舶設施油氣田輸油、氣、水管道地下穿越管道城市自來水、煤氣管道礦山和礦井下設施機車車輛等鋼結構和鋼筋混凝土結構的防腐,技術指標見表1.  

                1.2.3 BW9300型省工程重防腐涂料

                 BW9300型省工程重防腐涂料運用整合轉銹機理采用獨特的變性混合樹脂及合理的配方整體設計“ 重防腐“ 省工程兩大功能結合起來將長效無維護與帶銹涂裝結合起來。該涂料具有優良的附著力、抗沖擊性、耐磨性、耐候性和耐腐蝕性可帶銹施工與銹及舊漆膜的附著力強并可實現底面漆合一。

                 1.2.4  TF無溶劑重防腐涂料

                TF無溶劑重防腐涂料是以環氧樹脂為基料經增韌改性采用價格便宜的惰性礦產鱗片為填料,與活性稀釋劑、顏料等復配研磨而成的一種安全、無毒、無溶劑型涂料該涂料有效成分高達95%左右,黏結力強防腐蝕性能、機械性能、電性能突出避免了由于溶劑揮發而造成的能源浪費和對環境的污染可適用于各種腐蝕環境的防護其防腐蝕效果是一般防腐涂料難以比擬的。 

                1.2.5  PL型環氧煤瀝青管道重防腐涂料

                PL型環氧煤瀝青管道重防腐涂料由特種樹脂、煤焦瀝青、防銹顏料、助劑、溶劑、固化劑等組成A.、B組分包裝。該涂料具有優異的防銹性和耐化學介質腐蝕性且有良好的物理機械性能附著力強,漆膜堅韌耐磨、耐水、耐海水、耐鹽霧性能佳。在埋地管道外壁的防腐施工中經纏繞玻璃布固化后形成類似玻璃鋼結構的涂襯層具有優異的電絕緣性。它適用于海上設施構件各種輸水、輸液、輸氣管道和地下管道地下倉庫、儲存罐、污水處理設備及化工設備混凝土構件、廠房等。

                1.3 新的防腐涂料

                 1.3.1 AC鋁合金涂料鋁

                 AC鋁合金是用特殊的冶煉方法在純鋁中添加了一定量的稀土元素后依靠專門技術加工成線材可用氧炔火焰噴涂到鋼鐵表面上形成表面涂層。由于稀土元素的凈化作用有效地降低了合金中的雜質增強了鈍化膜的連續致密性提高了鋼鐵基體被封閉的物理屏蔽作用。稀土元素較強的凈化作用還能有效地清除合金中夾雜的氣體從而使合金噴涂冷凝時晶體變細。增強了涂層與鋼鐵間的附著力提高涂層的防腐性能同時也使涂層具有較高的抗沖刷能力。

                 1.3.2 無機鋅硅涂料

                 無機鋅硅涂料是一種由基料組份1和填料組份2混合而成的雙組元混合物。該徐料屬化學固化涂料依靠化學反應固化成膜。涂料的基料由元素有機聚合物組成這種基料中有大量的活性OH這些基料與填料中的金屬粉鋅粉、鋼鐵表面的鐵生成硅酸鹽聚合物,迅速固化、硬化在涂層與鋼鐵表面間形成很高的結合力即聚合成巨大的空間網絡將涂層與鋼鐵基體連成一體。這種涂料對鋼鐵有強大的防腐機能涂料中的填料是由超細微粒的、高純度的鋅粉構成由于鋅的電位比鐵低這些鋅起著犧牲陽極的陰極保護作用有效地減少鐵銹生成。另外鋅被氧化生成氫氧化鋅、氧化鋅、碳酸鋅等堿性物質體積膨脹可以填塞和遮蓋涂層中的孔隙和缺陷防止鐵與水接觸起著物理屏蔽作用阻止鋅、鐵腐蝕。這種涂料在使用時上面可不用其他涂料封閉即為單徐層可噴涂也可刷涂無需熱噴涂在噴涂時揮發性有機物含量為零不污染環境符合環保要求。 

                2、防腐涂料的特性

                ① 能在苛刻條件下使用,并具有長效防腐壽命,重防腐涂料在化工大氣和海洋環境里,一般可使用10年或15年以上,即使在酸、堿、鹽和溶劑介質里,并在一定溫度條件下,也能使用5年以上。  厚膜化是重防腐涂料的重要標志。一般防腐涂料的涂層干膜厚度為100μm150μm左右,而重防腐涂料干膜厚度則在200μm300μm以上,還有500μm1000μm,甚至高達2000μm。 根據美國NACE標準[PR-01-761983)修正版Iten No.53105ZS-711涂層進行抗腐蝕性能評定,結果,順利通過了4000h鹽霧試驗和4000h濕熱試驗的考驗。涂層具有卓越的耐候性,抗老化、抗輻射、耐磨、耐沖擊、耐高溫(400℃600℃)、低溫(-60℃),導電性穩定;其電阻率可滿足防靜電要求,又能保證涂層的長壽命。  ③ 附著力強:涂層與基體結合力強,涂料組成物中含有羥基(-OH),金屬基體提供正離子,能形成化學鍵結合,在涂料中的偶聯劑幫助下,甚至實現共價鏈的結合。在空間網狀結構維系下,涂料組合物中含有的金屬、金屬氧化物納米材料和稀土氧化物超微粉體,幫助涂層形成一個致密的界面過渡層,使其綜合熱力學性質與基體相匹配。  ④ 高效方便:施工簡便,真正實現無機涂料的常溫自固化,當環境溫度20℃,相對濕度小于85%時,表干15min,實干2h,可保證高效率施工,可實現優異的抗鹽霧,耐老化。涂層具有自我修補性,外力造成的局部劃痕仍可受到保護,涂層不受切割及焊接損傷,帶涂層焊接不影響焊接質量。  ⑤ 使用方法靈活: 無機聚合物防腐涂料即可單獨使用也可作為防腐低層涂層與有機漆配套使用,單層的無機聚合物防腐涂料作為底漆時可與環氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡膠系、瀝青系等面漆配套使用,附著力強。 

                3、防腐涂料所展現的領域 

                常規方法涂料:煤氣管道及其設施(如煤氣柜)、天然氣管道、飲水設施、垃圾處理設備等;  能源設施:水工設備、水罐、石油精制設備、石油貯存設備(油管、油罐)、輸變電設備、核電、煤礦;  公路交通:高速公路護欄、橋梁、船艇、集裝箱、火車及鐵道設施、汽車、機場設施;  大型工業設施:造紙設備、醫藥設備、食品化工設備、金屬容器內外壁、化工、鋼鐵、石化廠的管道、貯槽、礦山冶煉、水泥廠設備、有腐蝕介質的地面、墻壁水泥構件;  海洋工程設施:海上設施、海岸及海灣構造物、海上石油平臺等。

                 4、防腐涂料的應用 

                防腐涂料首先具備了油漆的技術性能,如附著力。柔韌性、干度、細度以及黏度等其次防腐涂料具備了防腐的功能,如防腐、防霉和防潮等最后防腐涂料還具備了專業技術性能的特殊需求,如防腐涂料在防腐的基本功能需求,還具有屏蔽電阻效應、電極保護和濕附著力等保護作用。 根據防腐涂料用途和功能的不同,防腐涂料起到了防護作用、功能性涂料作用以及特殊裝飾性作用,其中防腐涂料的防腐作用涵蓋了所有涂料。防腐涂料也是一個功能性產品中的類部件,其在產品的整個過程中是一個系列產品。依據防腐涂料的用途和使用環境的不同,防腐涂料應用于專業金屬防腐、工業和民用建筑構件防腐和船舶防腐等,它不僅保護金屬構件產品,并且延長其使用壽命,保證建筑結構使用功能并提升建筑抵抗外界影響,確保船舶不受海水電解腐蝕并延長船體使用壽命。 重度防腐是當前防腐涂料中應用最為廣泛的一種防腐手段,它涉及到各個領域,如能源工業、交通運輸、海洋工程等,它還廣泛應用于室外鋼結構、化工設備以及管道等。環氧樹脂防腐涂料是目前重度防腐中應用最為廣泛、最為重要的防腐涂料。 

                5、結束語 

                隨著環保意識的日益強化,國外防腐蝕涂料的發展以無污染、無公害、節省能源、經濟高效為原則,擯棄有毒的鉛、鉻顏料,減少有毒溶劑的使用,降低氣味等。近年來發展較快的是無公害或低公害的防腐蝕性能優良的涂料產品,主要包括粉末涂料、富鋅涂料、含氟涂料、玻璃鱗片涂料。隨著生產的發展,環境污染的日趨嚴重,尤其是海洋環境的污染,人們對防腐蝕涂料的要求也越來越高,希望研制長效的重防腐蝕涂料。常用重防腐蝕涂料有:富鋅底漆、環氧樹脂涂料、聚氨酯樹脂涂料、氯化橡膠涂料、玻璃鱗片涂料等。國外還正在開發具有耐磨性、耐沖擊性、長期耐候性的高性能重防腐蝕涂料,以減少涂裝次數,降低涂裝費用。 防腐涂料作為涂料工業的一部分,它不僅是現代化建設的保證,它更是在人類社會發展進程中的重要組成部分。為適應當前經濟和環境發展的需求,防腐涂料必須向著高效、環保、低毒、安全以及合理的方向發展,高耐久性、無污染、低成本和使用方便是目前防腐涂料發展的主旋律。 總之,厚膜化、高耐久性、無污染或低污染、低成本、易施工是重防腐蝕涂料發展的方向。

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