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GFT—1高性能防腐蝕涂料的配方設(shè)計研究

2007/8/10 15:04:24 人評論

一、前言    腐蝕給人類造成的損失是驚人的,全球每年腐蝕經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元,占各國國民生產(chǎn)總值GNP的2%—4%。腐蝕損失為綜合自然災(zāi)害損失,即地震、臺風(fēng)、水災(zāi)等損失總和的6倍,據(jù)有關(guān)部門最新統(tǒng)計,我國腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億人民幣,約占國民生產(chǎn)總值GNP的4%,每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報廢。如此巨大的損失,刺激著防腐蝕涂料的發(fā)展,高性能防腐蝕涂料正是在這樣的背景之下產(chǎn)生的。    高性能防腐蝕涂料,又稱之為重防腐蝕涂料,是指能夠在苛刻腐蝕環(huán)境下長效防護(hù)的一類高性能涂料,防護(hù)壽命一般為10年以上。優(yōu)質(zhì)的高性能防腐蝕涂料,不僅可起到良好的防腐蝕作用,而且可改善勞動條件,節(jié)約能源和保護(hù)金屬資源。所以,在近二十年來受到發(fā)達(dá)國家的普遍重視。目前,美、英、日等發(fā)達(dá)國家己競相開發(fā)了多種性能良好的重防腐蝕涂料品種。因耐蝕性能優(yōu)異,使用期長,維護(hù)涂裝費少而被廣泛應(yīng)用于各種腐蝕環(huán)境中,產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。    在追求防腐蝕涂料高性能的同時,節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境這個具有國際意義的新課題對涂料工業(yè)提出了“無污染”的新要求。開發(fā)綠色產(chǎn)品,進(jìn)行綠色創(chuàng)新,不僅可以減少污染,改善環(huán)境,而且可以節(jié)約資源,降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,因而成為全球涂料工業(yè)的一種發(fā)展趨勢。     GFT—1高性能防腐蝕涂料采用復(fù)合的活性稀釋劑為溶劑,活性稀釋劑由于帶有環(huán)氧基而能與固化劑固化成膜。所以該產(chǎn)品的固體含量高達(dá)95%左右,大大減少了溶劑揮發(fā)造成的資源浪費、環(huán)境污染以及對施工人員的損害。在同樣設(shè)計厚度下,每公斤涂料可涂刷的面積大大增加,因而降低了單位面積基材所用涂料的成本。二、GFT—1高性能防腐蝕涂料的配方設(shè)計    GFT—1高性能防腐蝕涂料在配方設(shè)計上遵循當(dāng)前國際上徐料工業(yè)發(fā)展的“四E”原則,即經(jīng)濟(jì)性、效果、生態(tài)和能源的原則,并將重防腐涂料和無溶劑涂料的配方原理融合于設(shè)計之中。通過大量試驗,嚴(yán)格篩選基料、固化劑、稀釋劑、顏料、填料及各種助劑,最終研制而成的產(chǎn)品,充分體現(xiàn)了重防腐涂料和無溶劑涂料的各自性能特點。1.基料    用于無溶劑涂料的基料品種主要有:環(huán)氧樹脂、聚氨脂樹脂、聚脂樹脂及氯化橡膠等。其中,以環(huán)氧樹脂的耐蝕性能及粘接強(qiáng)度最為突出,因此,我們選用環(huán)氧樹脂為基料。由于無溶劑涂料是不含有惰性溶劑的,所以在滿足對漆膜性能的前提下,如何降低涂料本身的粘度,以滿足施工要求,是擬定配方時首先要考慮的問題。為降低涂料的粘度和減少稀釋劑的用量,應(yīng)采用低分子量的環(huán)氧樹脂。為此,618環(huán)氧樹脂最為理想,但價格較貴。通過配方調(diào)整試驗,6101樹脂也能滿足要求。2、活性稀釋劑    使用液體環(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?;钚韵♂寗┦堑头肿印⒌桶锥?,能參與交聯(lián)固化而成為漆膜的一種溶劑;選擇活性稀釋劑的原則為:稀釋樹脂的能力強(qiáng)、無毒、無特殊臭味‘不易揮發(fā),并能滿足漆膜的性能要求。    丁醇、異辛醇、甲酚、烷基醇和高級一元醇的縮水甘油醚及脂肪酸縮水甘油酪等是常用的單官能度活性稀釋劑,二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚等是常用的雙官能度活性稀釋劑。其中,環(huán)氧丙烷丁基醚是最常用的活性稀釋劑,其稀釋能力強(qiáng),價格相對便宜。    但是,單官能度活性稀釋劑的引入,會使環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度下降,從而漆膜的耐熱性能、抗沖擊強(qiáng)度、硬度、抗彎曲能力下降。為了兼顧涂料的各種性能,在加入一定量單官能度話性稀釋劑的同時,還采用了對環(huán)氧固化體系熱形變溫度影響較小,并對改善漆膜柔韌性和抗沖擊性能有明顯改善作用的雙官能度活性稀釋劑,由此復(fù)配的活性稀釋劑,不僅有效地降低廠環(huán)氧樹脂的粘度,而且改善了漆膜的抗沖擊抗彎曲能力及耐熱性能。3.增韌劑    低粘度的環(huán)氧樹脂固化物較脆、涂層的柔韌性及耐熱沖擊能力較差。為此,常常向樹脂——固化體系中加入被稱為增韌劑的部分,增韌劑不僅能改善固化物抗沖擊強(qiáng)度及耐熱沖擊能力,而且提高涂層的剝離強(qiáng)度,減少固化時的反應(yīng)熱及收縮性。其作用原理是用增韌劑分子與環(huán)氧樹脂分子之間相互作用代替環(huán)氧樹脂分子鏈段間的相互作用,使涂層的玻璃化溫度降低,由此增加高分子化合物的韌性,改善涂層的脆性。    用于環(huán)氧樹脂增韌的原料主要有聚酞胺樹脂、聚硫橡膠、環(huán)氧化聚丁二烯樹脂,丁脂橡膠以及不飽和聚脂樹脂等。在改善漆膜韌性的同時,也必須充分考慮增韌樹脂的耐蝕性能,與環(huán)氧的相容性及其本身的貯存穩(wěn)定性。    最近幾年興起的二甲苯型不飽和聚脂樹脂以二甲苯甲醛樹脂為原料,部分取代常用的二元醇,經(jīng)與二元醇縮聚反應(yīng)得到一種不飽和聚脂樹脂。由于這類不飽和聚脂樹脂結(jié)構(gòu)中含有較多的苯環(huán)結(jié)構(gòu),另一方面又降低了酯基密度(脂基是不飽和聚脂分子中的腐蝕薄弱環(huán)節(jié)),因而提高了樹脂的耐蝕性。在無溶劑環(huán)氧涂料中加入這類樹脂不僅能夠改善涂層的脆性及粘結(jié)性能,提高抗沖擊能力,而且不會因此而降低漆膜的耐蝕能力。(待續(xù))

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