關(guān)鍵詞：耐磨；無溶劑；環(huán)氧防腐涂料

    0.引言

    溶劑類防腐涂料在成膜過程中，由于溶劑的揮發(fā)易形成針孔、縮孔等弊病，使水、氧氣及腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生滲透造成膜下腐蝕。腐蝕產(chǎn)物膨脹使涂層破裂，介質(zhì)沿涂層向四周擴散，致使涂層成片脫落，涂料失去防腐的作用。無溶劑型防腐涂料因無溶劑揮發(fā)，可消除涂層針孔，提高抗?jié)B透性和耐腐蝕性能，避免溶劑揮發(fā)造成的資源浪費，減少對環(huán)境的破壞。無溶劑環(huán)氧及改性防腐蝕涂料具有固體含量高、一次成膜厚、附著力優(yōu)異、抗?jié)B性能好、耐酸堿鹽溶液、耐水、耐原油、柴油、汽油、溶劑等腐蝕等特點[1]。本研究利用低粘度雙酚F環(huán)氧樹脂為基料，添加高耐磨顏填料及助劑等，以改性脂肪胺為固化劑，開發(fā)出一種具有厚涂、固化速度快、耐磨性優(yōu)異、附著力強、耐鹽霧性優(yōu)異、耐陰極剝離性良好等特點的無溶劑環(huán)氧防腐涂料。

    1.實驗

    1.1原料

    雙酚F環(huán)氧樹脂：Dow公司；增韌劑：卡德萊公司；改性脂肪胺固化劑：空氣化工產(chǎn)品公司；二氧化鈦(R930)：日本進口；600目碳化硅、400目石英粉：市售；425目絹云母粉：滁州格銳公司；硅烷偶聯(lián)劑：南京經(jīng)緯化工有限公司；消泡劑、分散劑：德國BYK公司；氣相二氧化硅：德固賽公司。

    1.2實驗方法

    1.2.1涂料的配制

    首先將低黏度雙酚F環(huán)氧樹脂和增韌劑按比例混合均勻，在高速分散機攪拌的過程中，按比例依次加入二氧化鈦、碳化硅、石英粉、絹云母粉、分散劑、硅烷偶聯(lián)劑及氣相二氧化硅；混合攪拌后，用錐形磨研磨兩遍；在高速分散的條件下，將消泡劑加入，高速分散30min，即得涂料成品。涂料配方如表1所示。

   1.2.2樣板及試棒的制備

    將配制好的涂料按比例與固化劑混合均勻，按照相應(yīng)國標(biāo)及行標(biāo)SY/T0315—2005≤鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)≥制備試板與試棒。該涂料一次成膜厚度可達到1mm。

表1 涂料配方

    1.2.3性能測試

    涂料及涂層的理化性能按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 涂料及涂層的性能指標(biāo)

 2.結(jié)果與討論

    2.1成膜物樹脂的選擇

    在該涂料體系中，選擇的主成膜物雙酚F環(huán)氧樹脂除具有雙酚A環(huán)氧樹脂的一切優(yōu)良特性外，黏度遠(yuǎn)低于雙酚A環(huán)氧樹脂，因此在使用過程中不需要加入溶劑或活性稀釋劑，操作更方便，固化漆膜后的力學(xué)性能更佳，具有更好的耐溶劑性，避免了由于加入溶劑或稀釋劑，而使漆膜出現(xiàn)針孔、脆性大等弊病。由于雙酚F環(huán)氧樹脂價格要比雙酚A環(huán)氧樹脂高，在綜合考慮涂料成本與性能的基礎(chǔ)上，經(jīng)過試驗確定樹脂含量占總量的35%～50%時，性價比最高。

    2.2固化劑的選擇

    無溶劑環(huán)氧涂料系雙組分涂料要求所用固化劑與樹脂組分成膜后的涂層具有長期抵抗外界機械磨損和化學(xué)腐蝕的良好性能，因此，固化劑及交聯(lián)固化效果是決定涂層性能的關(guān)鍵。長輸管線的補口涂料及彎管防腐涂料要求在保證防腐性能的基礎(chǔ)上，實干時間要短，一般要小于5h。根據(jù)上述要求，選擇了Ancamine改性脂肪胺，該固化劑具有常溫黏度低、干燥速度快、在涂層中有良好的分散性、硬度上升快的特點，減少與空氣中二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸鹽的機會，從而避免油霧面；固化后的漆膜強度高、柔韌性好、耐化學(xué)品性優(yōu)異。根據(jù)試驗結(jié)果，新研制的涂料實干時間僅為3h。

    2.3顏填料的選擇

    顏填料的品種和用量對涂料的穩(wěn)定性、涂層的耐腐蝕性能和物理機械性能有很大的影響，合理地選擇顏填料，是高性能防腐蝕涂料配方設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。高性能防腐蝕涂料所用顏料和填料必須在各種腐蝕介質(zhì)中有優(yōu)良的耐蝕性能。鱗片狀填料能屏蔽水、氧、離子等腐蝕因子的透過，切斷漆膜中的毛細(xì)孔。互相平行交疊的鱗片在漆膜中起到迷宮效應(yīng)，延長腐蝕因子滲入漆膜的途徑，提高涂層的防腐蝕能力。因此鱗片填料對于大幅度提高重防腐蝕涂料的耐蝕性能起到了關(guān)鍵作用。基于上述原則，選擇了添加石英粉、碳化硅等填料，大大提高漆膜的耐化學(xué)腐蝕性及耐磨耗性能，耐磨性(落砂法)達到4L/μm；添加的絹云母粉具有徑厚比大、優(yōu)良的絕緣性、耐磨性和韌性，在各種化學(xué)腐蝕介質(zhì)中完全惰性，同時可以防止涂料中石英粉等重質(zhì)填料的沉降及在涂裝過程中的流掛，形成的涂膜具有優(yōu)異的耐鹽霧性及抗陰極剝離。

    2.4增韌劑的選擇

    增韌劑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。為了滿足涂料在厚涂層(干膜厚度大于1mm)狀態(tài)下的耐彎曲性及耐沖擊性，又不能對涂層的抗陰極剝離性造成影響，經(jīng)過試驗對比，選擇了卡德萊公司的腰果殼油改性環(huán)氧樹脂增韌劑。該增韌劑的分子結(jié)構(gòu)上既帶有憎水性優(yōu)異的長脂肪鏈、又含有耐化學(xué)腐蝕的苯環(huán)結(jié)構(gòu)及長脂肪鏈上的不飽和雙鍵，這種結(jié)構(gòu)保證了在有效降低體系黏度、增加體系韌性的同時，又能使涂層的其他理化性能保持不變，而且不會因此而降低漆膜的耐腐蝕能力。在研制的涂料體系中，用量在5%左右時較為合適。

 2.5偶聯(lián)劑的選擇

    石英粉、絹云母粉等填料是影響漆膜耐腐蝕性能的關(guān)鍵，為了增加與樹脂的粘接能力，應(yīng)當(dāng)采用偶聯(lián)劑處理，在樹脂和鱗片之間形成化學(xué)鍵或氫鍵結(jié)合，達到屏蔽和抑制腐蝕因子遷移的目的。在該研究中，選擇了硅烷偶聯(lián)劑，改善了片狀絹云母粉等填料與樹脂粘接性能，從而提高了涂層的抗?jié)B性能和耐腐蝕能力。

    2.6觸變劑的選擇

    新研制的無溶劑防腐蝕涂料屬厚漿型涂料，由于一次涂刷形成的涂層較厚(1mm以上)，涂層在固化前流掛嚴(yán)重，因此，必須添加適量的觸變劑，以改善涂料的沉降和涂層的流掛。常用的觸變劑有氫化蓖麻油、有機膨潤土和氣相二氧化硅等。觸變劑的加入量必須恰到好處，這樣既能在低黏度時予以適當(dāng)流平，但時間又不過長而避免產(chǎn)生流掛，在本研究中，通過實驗，采用約2%的氣相二氧化硅作為觸變劑，并能起到防沉淀的作用，增加貯存穩(wěn)定性。

    2.7其他助劑的選擇

    由于該涂料是厚漿型涂料，在生產(chǎn)或涂料攪拌過程中進入涂料體系的氣泡難以自行逸出，故必須添加消泡劑。消泡劑必須具有減弱和消除泡沫穩(wěn)定因素的能力，使用不當(dāng)會產(chǎn)生副作用，除引起縮孔外，還會引起附著力降低、涂膜光澤下降等弊病[2]。通過試驗，選擇了BYK公司的消泡劑，該類消泡劑具有添加量小、消泡效果明顯的特點。分散劑是能夠提高涂料分散體系穩(wěn)定性的界面活性物質(zhì)，能吸附在顏料的表面，防止分散了的顏填料粒子再度形成有害的絮凝，故在該涂料體系中選擇了BYK公司的分散劑，效果良好，使涂料具有良好的貯存穩(wěn)定性。

    3.結(jié)語

    研制的厚涂耐磨無溶劑環(huán)氧防腐涂料，具有固化速度快、耐磨性優(yōu)異、附著力強、耐鹽霧性優(yōu)異及抗陰極剝離性良好的特點。按照SY/T0315—2005《鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》測試的結(jié)果顯示，性能達到標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于長輸管線的彎管防腐、補口，海洋工程構(gòu)筑物及地下管線穿越管線的重防腐蝕。