我国防腐涂料研究开发的最新进展缝制设备

我国防腐涂料研究开发的最新进展

【中国牛涂网，NTW360.com新闻资讯】中国兵器科学研究院宁波分院腐蚀是自然界中普遍存在的化学反应，也是造成各种材料和设施失效的重要原因之一。有资料报道，我国每年因腐蚀造成的经济损失，约为国民经济总产值的5%左右[1]。温度、湿度和腐蚀介质则是材料发生腐蚀的主要影响因素，当有电解质存在的情况下，不同电极电位连接的金属材料及化合物就会形成电化学腐蚀；而金属构件中不可避免地会存在各种各样的应力，因而会造成材料的应力腐蚀okmart.com。石油、化工、冶金、武器装备等各种户外设备，在强烈阳光的照射下，表面的温度可高达70 ～80℃，高温将加剧材料的腐蚀，也会严重损坏金属结构的使用性能和降低使用寿命。在东南沿海地区高温、高湿度和高盐雾的环境条件下，高层建筑、铁路、桥梁和油气管道的腐蚀就会更为严重。有资料表明，相对湿度每提高10%，在有氯离子侵蚀的情况下，钢筋锈蚀的电流密度将提高1.58倍，而且空气相对湿度越高，混凝土中的水分越多，钢筋的电化学腐蚀也越快。建筑物中的钢筋及外装饰材料等金属构件如果发生严重的腐蚀，就会大大降低建筑物的结构强度，进而严重影响建筑物的使用寿命和安全性。埋设于地下的水管及油、气管道所处的土壤环境和输送物质大都会具有一定的腐蚀性，管道在长期的使用过程中内外壁都会受到腐蚀，如果管道因腐蚀发生穿孔造成油、气的泄漏，就会产生环境的严重的环境污染，也很有可能引发巨大的灾难。另外，各种各样的机械设备、车辆、船舶和桥梁等还普遍存在严重缝隙腐蚀和焊接接头的电化学腐蚀，这是各种工程的金属结构中不可避免的情况。据统计，到2011年，我国铁路的客车已有4.67万辆，货车为80.6万辆，每年大量铁路车辆因腐蚀造成的损失就高达3亿元。近年来，我国的汽车保有量也飞速攀升，不仅造成了严重的环境污染，而且由于腐蚀造成的经济损失也是巨大的。因此，研制高效、环保的防腐涂料已经是当前新材料技术研究和开发的一项非常迫切的任务，而且预计将会具有十分广阔的应用前景和巨大的经济效益[2-4]。

一、重防腐涂料

通常，重防腐涂料是指用于苛刻腐蚀环境下具有长效使用寿命的涂料，并要求在化工或海洋环境设备上的使用寿命不小于10 ～15年；在酸、碱、溶剂介质中使用寿命不小于5年。目前,常用的重防腐涂料主要是溶型剂玻璃鳞片重防腐涂料、聚硅氧烷重防腐涂料和锌铝基重防腐涂料。近年来，研究人员还开发出了纯聚脲涂料和新型绿色生物基涂料等重防腐涂料[5]。另外，由于热反射隔热重防腐涂料是一种具有隔热功能的涂料，它广泛地应用于石油化工企业的各种溶剂储罐、成品油储罐等户外设施的外壁防腐。玻璃鳞片重防腐涂料具有耐腐蚀性能好、耐磨损、施工简便、易于修补等诸多优点，因而在化工设备和钢铁结构上应用广泛，特别适宜在各种海洋工程设备、海上石油平台、港湾码头及船舶等防腐蚀工程上应用[6]。施铭德等通过对闭孔珍珠岩、玻化微珠和膨胀珍珠岩的性能对比试验，研制出以羟基丙烯酸树脂、钛白粉、闭孔珍珠岩和二甲苯为主要原料的热反射隔热重防腐涂料，是一种具有较低导热系数和优异的综合性能的新型隔热防腐涂料[7]。

张静等研制的丙烯酸聚硅氧烷杂化重防护防腐涂料的配方如下：丙烯酸聚硅氧烷树脂为50%～60%、钛白粉为15%～25%、防锈颜料为15%～20%、防沉剂为1%～3%、流平剂为0.1%～1%、消泡剂为0.1%～1% %、紫外光吸收剂为1%～2%，并选用钛酸丁酯作为催化剂，以使整个涂层发生化学反应，形成有机和无机的杂化体系。经检测表明，所研制成功的这种新型杂化聚硅氧烷重防腐涂料，不含游离的异氰酸根，是一种环保型的防腐涂料[8]。刘成楼等用丙稀酸改性环氧树脂、稀释剂、液态聚硫橡胶，以及改性胺固化剂、促进剂和亲水剂等原料研制的涂料，具有重防腐、隔热、隔音和导静电的性能；这种涂料的固体含量大于98%，经固化后涂层柔软致密，是一种可用于大型油罐的内壁、船舶压载舱、海上平台和桥梁等的重防腐涂料[9]。

师丽华等研制的由过氯乙烯树脂、热塑性丙烯酸树脂、醛酮树脂、过氯乙烯自用稀料等为主要原料的重防腐涂料，经性能测试和涂装，与普通的聚氨酯涂料和环氧涂料相比，不仅价格廉低、施工方便、干燥时间短，而且其防腐性、装饰性与耐候性均良好，还克服了氯乙烯树脂涂料涂层附着力不太好的缺点[10]。王兴智等通过对氯醚树脂进行改性,制备了由15%～35%不同含量的氯醚树脂的底漆、中间漆和面漆构成的重防腐涂料体系，经各种性能检测，涂料的附着力良好，耐水、耐化学腐蚀、耐大气老化等性能优异，可广泛应用于石油化工使用的油气管道、储存罐、桥梁和各种户外钢结构件的腐蚀防护[11]。黄卫采用由氯醚树脂（25%～30%）、丙烯酸树脂（5%～10%）、三聚氰胺磷酸盐（25%～30%）、季戊四醇（5%～10%）、可膨胀石墨（3%～5%）和颜填料（15%～20%）等制备的超薄型钢结构防火防腐涂料，经检测，该涂料阻燃性能持久，具有优良的耐化学试剂性和耐候性，可广泛应用于各种要求防腐和防火性能的钢结构[12]。

二、环氧树脂防腐涂料

环氧树脂是一种线性结构的高分子材料，具有良好的稳定性、粘结性、绝缘性和力学强度，同时还具有较好的耐碱性和耐油性。但是，由于环氧树脂难溶于水溶液中，而用有机溶剂价格高、易发挥，有些还有毒性，不符合目前环境保护的要求，因而研制环保型环氧树脂涂料就成为这类涂料研究的热点[13]。吴雪梅等用交流阻抗技术研究了超细二氧化钛（T i02）改性环氧树脂防腐涂料性能，发现在浓度为3.5%的N a C1溶液中，该涂料的交流阻抗谱为单容抗半圆弧，且等效电路为极化电阻和涂层电容并联的结构，在经半年的浸泡后，这种涂料的极化电阻仍大于108Ω·c m，而涂层电容小于10-10F／c m2，吸水率为0.12，表明这种涂料具有良好的耐蚀性和耐水性[14]。张娟等用618环氧树脂、非活性稀释剂2020、膨润土、湿法绢云母等制备了一种无溶剂的涂料，一次性涂沫500μm不出现挂流现象，防腐和施工性能良好，可与防锈和防渗透性底漆共用，可用于钢结构和混凝土的重防腐[15]。汤诚等为克服普通环氧树脂涂料耐酸性不好的缺点,制备了由25%～35%底漆和30%～45%面漆构成的酚醛环氧树脂防腐涂料，这种涂料固化后在常温下经10%的硫酸、盐酸、硝酸和盐水等进行了耐化学品性能测试，表明该涂料不但具有普通环氧树脂涂料良好的耐碱性，而且还有优异的耐酸性的综合防腐性能，因而适用于化工生产恶劣环境中设施的腐蚀防护[16]。

张熠等用聚己内酯、新戊二醇和顺丁烯二酸酐制成聚酯树脂后,再与六亚甲基二异氰酸酯( H D I )反应，然后加入有机硅制得丙烯酸改性聚酯树脂,用这种合成的丙烯酸改性聚酯树脂（60%）、T i O2 （24%）和适量的颜填料研制了一种适用于海洋气候条件下钢结构表面防护涂层的面漆。当用这种面漆与环氧树脂（16%）、锌粉（62%）、环氧稀释剂（20%）及颜添料的底漆和环氧树脂（28%）、云母氧化铁（24%）、环氧稀释剂（20%）和多种颜添料的中间涂漆构成的涂层体系，其防腐性能满足海上平台钢结构的防护要求[17]。李明等研制了一种含有25%～35%环氧树脂、25%～35%玻璃鳞片、25%～35%固化剂和颜添料为基本配方的长效防腐涂料，经耐盐雾试验4 000h和耐湿热试验3 000h，涂层无异常，表明涂料具有优异的耐腐性能，可用于海洋平台、石油化工等金属构件等重防腐防护[18]。

三、水性防腐涂料

目前，环保越来越受到人们的关注，而以往防腐涂料以溶剂型为主，这些涂料中不仅含有苯类、乙二醇醚类等易挥发物质，而且还大多含有可造成土壤污染和危害人体健康的红丹、黄丹、锶铬黄等重金属防锈颜料，因此用水性防腐涂料替代溶剂型涂料已经成为一种必然的发展趋势。孙秀萍等研制了主要原料为自制水性丙烯酸树脂50%～60%、钛白粉15%～25%、稀释剂15%～20%及少量添加剂的面漆和防锈颜料25%～30%、填料20%～25%、水10%～15%及其他助剂底漆的新型涂料。经检测，涂料的耐水性、耐酸性和耐碱性和耐冲击性能优异，可适用于汽车、船舶内部钢质结构的装饰和防腐的处理[19]。蔡继权等用水性改性胺环氧固化剂和液体环氧树脂828中加入三聚磷酸铝、滑石粉、云母氧化铁红、磷酸锌及助剂研制了一种水性环氧防腐涂料。该涂料所采用的云母氧化铁红-磷酸锌-改性三聚磷酸铝-防锈助剂的颜填料体系，在耐水性和耐腐蚀性与国外同类产品相当，可用于储油罐、蓄水池、船舱等的内壁防腐保护[20]。刘江涛等用水性环氧酯改性丙烯酸树脂42%～41%、云母氧化铁红6%～8%、硫酸钡5%～8%、磷酸锌3%～4%、三聚磷酸铝3%～4%及多种助剂研制的水性底面合一防腐涂料，性能检测表明，涂料的综合性能优异，且具有普通面漆的可装饰性，特别适用于汽车齿轮箱、散热器和冰箱压缩机等的表面防护[21]。

刘成楼等以苯丙乳液MAINCOTETMHG-86、金红石型钛白粉R -706、热反射粉803ZW、磷酸铝锌、空心玻璃微珠、纳米二氧化硅、用防锈乳液H G -86和多种助剂为原料制备了一种灰白色水性隔热防腐涂料。这种涂料具有对太阳热能阻隔、反射和辐射功能，且为底面合一的单涂层涂料。经检测，涂层的耐水性能、耐化学品腐蚀性能及耐老化性能良好，并具有隔热降温功能[22]。周晓红等用水性环氧树脂、氧化铁红、超细天然硫酸钡、湿法云母粉、滑石粉和各种功能助剂开发的快干水性变速箱车桥防腐涂料，具有机械强度高、附着力好、防腐性能良好，这种涂料施工性能好，可在常温下自干，也可在低温下进行烘干，可适用于变速箱、车桥、汽车底盘和金属构件的装饰与腐蚀防护[23]。

张晓娜以水性环氧乳液40%～50%、三聚磷酸铝15%～20%、氧化铁黑8%～10%及多种助剂制备的双组分水性环氧防腐涂料，漆膜性能测试表明，所合成的水性环氧树脂乳液及水性环氧树脂固化剂相容性好，制成的漆膜致密，物理、化学性能优异，干湿膜附着力良好，适用于船舶、集装箱、石油化工管道等钢铁构件的防锈和防腐涂装[24]。胡群义和张明星用水性环氧树脂乳液、钛白粉、沉淀硫酸钡和云母粉为主要原料，并添加各种助剂制备的防腐涂料，其防腐性能良好；同时，还深入探讨了水性环氧树脂乳液和固化剂当量、颜填料种类及体积浓度(PVC)对防腐涂料性能的影响[25]。

蒋穹等用55A1- Z n -1.6S i合金粉末在Q235钢表面上制备了热烧结的铝锌硅合金涂层，在常温下进行3.5%盐水浸泡实验和三电极体系电化学测试研究，并用扫描电镜和X射线衍射分析了A1-Zn-Si合金涂层显微组织及腐蚀产物形貌，结果表明，这种合金涂层具有阴极保护作用，且这种可合金延缓涂层中金属粉末的消耗，并可减小牺牲阳极的腐蚀速率[26]。刘宗晨以环氧树脂、煤沥青、助剂和乳化剂为A组份，以固化剂、颜填料、助剂和水为B组份研制的水性环氧煤沥青防腐涂料，具有不燃、不爆，使用方便，且其防腐性能与溶剂型环氧煤涂料相当，特别适用于地下室、水下设施，但也存在无法制成浅色涂料的助剂有毒性的缺陷[27]。

李炎等用石棉粉与十二烷基苯磺酸反应制备了聚苯胺-石棉复合物,加入聚合物乳液、沉淀白炭黑、云母、沥青、磷酸锌、纳米二氧化硅、鳞片等原料制成的防腐涂料。经用循环伏安曲线与电化学阻抗谱测试此涂层的防腐蚀性能测试,结果表明,石棉复合物添加到涂料中，有显著的阳极保护作用，因而该防腐涂料具有优异的防腐性能[28]。

四、展望

目前，我国防腐涂料的研究和应用水平与西方工业发达国家还存在一定的差距，特别是在恶劣环境条件下使用的防腐涂料相对比较落后，这将严重地影响我国实现工业化强国和海洋大国梦想的进程。因此，为了克服环境污染日益严重产生的影响，尽快实现高性能涂料的国产化和系列化，我国防腐涂料研制应该以无污染、无公害、节能和经济为原则，大力开发水性、无溶剂和高分子的环保型涂料，并按照高性能、多功能、低价格和节能环保的发展目标，以满足石油、化工、汽车、火车、船舶、建筑等各个领域不断增长的巨大需求。但也应注意到，国内大量防腐涂料的研究大多还处于实验室阶段，应大力支持那些技术成熟、性能优异的防腐涂料完成工业化试制，并使其尽快实现产业化生产和工程化应用。同时，根据未来涂料主要是以水性涂料为主的发展趋势，应大力开发新型水性环氧树脂的重防腐涂料，重点深入开展环氧树脂改性的研究，以解决环氧树脂涂料表干时间长、固化不充分、易腐蚀金属等缺点。可以预料，随着我国船舶、石油平台、集装箱、化工设备、铁路、公路、桥梁及城市设施等建设的高速发展，防腐涂料的需求将会非常旺盛的发展势头，而且将会有巨大的经济效益和良好的市场前景。

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