海洋環境環氧防腐涂料的研發及性能研究
2018-04-04 10:40:28
作者：楊耀輝 來源：《腐蝕與防護》
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海洋是一個嚴酷的腐蝕環境，海洋水下區防腐是海洋工程的關鍵技術之一。海洋鋼結構防腐涂層的提前失效和涂層維修帶來的停工損失相當大，因此在防腐蝕方面只能采用重防腐涂料，不僅要求涂層有優異的耐水性及附著力，還要求涂層涂層有良好的耐陰極剝離性能。
本文通過對涂料成膜樹脂、固化劑、顏填料、助劑的研究，研制出一種附著力強、耐陰極剝離性能優異的涂料， 可以滿足海洋水下區長期使用的要求。
試驗方法
1 試驗原料
環氧樹脂，固化劑，分散劑，流平劑，偶聯劑，觸變劑，普通顏填料。
2 涂層制備
首先將碳鋼試板進行噴砂除銹，然后用無水乙醇清洗試板，試板的紋深度應保持在50um～75um。然后在制備好的涂料中加入適量的固化劑并攪拌均勻，涂刷在準備好的碳鋼試板上，先室溫固化5天，然后65℃固化24小時待用。
3 進行測試
傅里葉紅外光譜分析
DSC差熱分析
涂層性能測試
結果分析
1 涂料基礎樹脂的選擇
雙酚A（E-20）固化后具有較好的柔韌性，雙酚F（E-58）固化后具有較高的交聯密度，將兩種樹脂進行共混改性，可能會形成互穿網絡聚合物（IPN）結構得到耐滲透性和柔韌性、附著力兼具的涂層。
（a）雙酚A （E-20）
（b）雙酚F（E-58）
（c）共混樹脂
圖1 3種涂層的DSC曲線
由圖1可以看出，雙酚A（E-20）涂層的玻璃化轉變溫度最低，雙酚F（E-58）涂層的玻璃化轉變溫度最高，兩種樹脂共混后，涂層只有一個玻璃化溫度，并且介于雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）涂層的玻璃化溫度之間，說明兩種樹脂的相容性較好，共混樹脂固化后以單相存在。
圖2 3種樹脂固化后的紅外光譜
由圖2可見：雙酚A（E-20）、雙酚F（E-58）、共混樹脂固化后的譜圖出現吸收峰的位置相同，說明共混樹脂固化物的官能團與雙酚A（E-20）、雙酚F（E-58）沒有明顯的差異，雙酚A（E-20）是以強迫相容方式貫穿于雙酚F（E-58）的固化網絡中，形成了互穿網絡結構。
表1為共混改性后的涂層性能。
由表1可見：共混改性后涂層耐陰極剝離、附著力優于改性前，改性后涂層的柔韌性也較雙酚F（E-58）有改善，確定以比例為1：1雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）混合樹脂作為涂料的基礎樹脂。
2 固化劑對涂層性能的影響
選取了2種曼尼希堿固化劑、2種酚醛胺固化劑、2種酚醛酰胺固化劑進行研究，表2為不同固化劑固化涂層的性能。
由表2可見：曼尼希堿涂層附著力、耐陰極剝離性能較好，但涂層柔韌性稍差，醛酰酰胺固化的涂層性能總體較差。酚醛胺固化涂層的綜合性能較好，酚醛胺2固化劑固化涂層性能最優，選擇酚醛胺2作為涂料的固化劑。
3 顏填料及助劑的確定
根據使用要求，選取了耐腐蝕性及耐滲透性較好的云母粉、云母氧化、滑石粉、鈦白等作為填料，同時考慮到涂料的施工性，選擇了合適的流平劑、分散劑、觸變劑等助劑，最終確定了適用于海洋環境的環氧防腐涂料配方。
4 涂料綜合性能測試
NORSOK M501標準是由Norwegian石油工業提出的對海洋環境環氧涂料的要求，是目前苛刻的技術標準。
結論
確定以雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）共混樹脂為環氧涂料的基礎樹脂；通過3種類型6種固化劑和基礎樹脂的匹配性研究，選擇酚醛胺為涂料的固化劑，最終確定了適用于海洋環境的防腐涂料配方。
依據NORSOK M501標準對涂料進行了性能測試，結果表明，涂層具有優異的耐海水浸泡和耐陰極剝離性能，適用于海洋環境的防腐蝕。
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責任編輯：王元
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