隨著社會經濟的快速發展和大型建設工程的涌現,人們對防腐涂料的應用條件和使用時效要求也越來越高,重防腐涂料因此應運而生。重防腐涂料是指在嚴酷腐蝕工程環境中下使用并具有長效防腐壽命的一種特殊涂料。與常規防腐涂料相比,重防腐涂料具有更長防腐保護時限優勢,在化工和海洋環境等苛刻條件下能使用10~15年以上,因而廣泛應用于腐蝕問題突出和不便于短期維修的工程領域。作為涂料工業中發展潛力巨大的品種,重防腐涂料具有科技含量高、工程應用領域廣等特點,國內外都將某個國家重防腐涂料發展水平的高低作為衡量該國家涂料工業先進程度的標志。
1·重防腐涂料的主要類型
近年來,重防腐涂料的研究開發發展迅猛,在傳統的常規防腐涂料的基礎上,研究出眾多性能優異的品種,其中最為常見的重防腐涂料有:環氧類重防腐涂料、聚氨酯重防腐涂料、無機富鋅重防腐涂料、氟碳涂料和聚脲重防腐涂料等。
1.1環氧類重防腐涂料
環氧樹脂是大分子鏈上含有兩個或兩個以上的環氧基團的熱固性樹脂,具有良好的成膜性能和優異的耐腐蝕特性。每年全球大概40%以上的環氧樹脂用于生產環氧防腐涂料,廣泛應用于各種嚴重腐蝕環境中鋼鐵建筑物的防腐。目前國內外已開發出眾多性能優異的環氧類防腐涂料:環氧煤瀝青、熔結環氧粉末、環氧玻璃鱗片、環氧云鐵、環氧鋁粉和環氧聚硅氧烷重防腐涂料等。
1.2聚氨酯重防腐涂料
聚氨酯樹脂其分子結構中的活性氰酸根基團,決定了其性能具有許多優異的特性:良好的柔韌性、粘結力強、耐磨性和機械性能優異、漆膜防腐性能好。自上世紀70年代以來,世界各國相繼對聚氨酯重防腐涂料進行研究,并開發出眾多新型聚氨酯重防腐涂料。
為了進一步增強和擴大聚氨酯涂料的防腐性能以及應用范圍,許多的研究者著眼于對聚氨酯涂料的改性。PathakSS等采用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)與甲基三甲氧基硅烷(MTMS)進行改性聚氨酯涂料,改性后的聚氨酯防腐涂料涂層的機械性能和熱穩定性能得到較大增強,其降解溫度提升了約206℃,擴寬了其在航天、海洋、汽車等防腐領域的應用范圍。
1.3富鋅重防腐涂料
作為現代重防腐涂料體系中常見的底漆之一,在腐蝕環境中富鋅涂料利用犧牲鋅粉使涂層導電的方式,來達到保護金屬基材的效果,因此其干膜的鋅粉含量能達到80%~95%左右。富鋅涂料可以分為有機富鋅涂料和無機富鋅涂料兩類。目前常用的有機富鋅涂料主要是以環氧樹脂為基料,由于其施工時對金屬表面的處理要求低、附著力強等特點,所以廣泛應用在各個防腐領域。
無機富鋅涂料則一般選用硅酸烷基酯和堿性硅酸鹽作為基料。與有機富鋅涂料相比,無機富鋅涂料有極好的涂膜性能,而且在耐溶劑性、耐熱性、防銹性等方面都遠優異于有機富鋅涂料,應用范圍更廣。
1.4氟碳涂料
氟碳涂料主要是以有機氟聚合物為成膜樹脂的一種常溫固化涂料,當前市場上常見的常溫固化型氟碳涂料主要采用樹脂氟烯烴-乙烯基醚共聚物(FEVE)和端羥基全氟聚醚(PFPE)為主。由于其氟碳樹脂含有特殊的C-F基團,賦予了氟碳涂料既有優越的耐候性、耐化學藥品性和耐熱性,又有優異的防腐性能,因而逐漸成為目前長效免維護工程外用涂料和高性能防腐涂料的主要代表。
1.5聚脲重防腐涂料
自上世紀80年代末,美國Huntsman公司自主開發的一種創新性噴涂聚脲彈性體技術,該技術基于端氨基聚醚、二胺擴鏈劑的活性氫組分和異氰酸酯組分進行反應,具有快速固化、施工時收環境影響小、極高的耐磨性、抗老化性以及耐腐蝕性等優點,因其優異的防腐綜合性能,在電力建設、石油石化防腐、建筑防水等領域得到了較為廣泛的應用。
目前利用新型結構的聚天門冬氨酸酯為主體成膜物質開發出來的聚脲防腐蝕涂料,逐漸受到許多國內外學者的關注。
2·國內外重防腐發展趨勢
(1)水性化。隨著大眾對環境保護的要求越來越迫切和嚴格,開發出低耗能、低污染、高性能的水性化重防腐涂料已成為了當前研究的熱點之一。而水性重防腐涂料研發的關鍵在于水溶性成膜樹脂的開發,目前水性環氧、水性氟碳以及水性聚氨酯等防腐涂料已研制成功。但水性重防腐涂料仍存在容易發生閃蝕、涂膜耐水性和機械性能相對較差等不足之處,還需進一步改善。
(2)防銹顏料無毒化。作為重防腐涂料的重要組成部分,防銹顏料發揮著減緩金屬腐蝕的功效,常見的含重金屬的防銹顏料雖然性能優異,但對環境會造成極大污染,因而在實際使用中逐漸受到限制。近年來使用環保型防銹顏料替代傳統防銹顏料已成為當前環保型重防腐涂料的發展方向,但是要完全取代傳統有毒防銹顏料,需對無毒防銹顏料的理論和應用方面加大研發力度。
(3)多功能化。單一功能的重防腐涂料已遠遠不能滿足現代涂料工業的巨大需求,重防腐涂料功能的多樣化已勢在必行。如復合陶瓷耐高溫防腐涂料、導電聚苯胺重防腐蝕涂料、自愈合重防腐涂料、納米復合粉末滲鋅加重防腐涂料。為了推動重防腐涂料開發和產品升級,搶占世界重防腐涂料發展的制高點,必須對重防腐涂料多功能化給予高度的重視。
責任編輯:王元
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