重防腐涂料的發(fā)展歷程及未來(lái)展望

我國(guó)交通、能源、建筑等行業(yè)的高速發(fā)展,推動(dòng)了重防腐漆技術(shù)的革命,使其發(fā)揮著越來(lái)越大的作用,具有重要而廣闊的發(fā)展前景。重防腐漆發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家涂料科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)識(shí),其技術(shù)難度大,技術(shù)含量高,涉及化學(xué)、物理、電子、生態(tài)、機(jī)械等多學(xué)科的知識(shí)交叉。重防腐漆的應(yīng)用不僅包括高耐蝕樹(shù)脂的合成,新型、高效助劑及抗?jié)B顏填料的開(kāi)發(fā),還將結(jié)合先進(jìn)施工工具的應(yīng)用、施工維護(hù)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)等。自1980年用于船舶涂料等重防腐體系中的天然腰果殼油環(huán)氧樹(shù)脂涂料體系問(wèn)世以來(lái),重防腐漆開(kāi)始沿著高性能、高效率、低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。生物基涂料體系由于主要原料的可再生性符合重防腐漆的發(fā)展趨勢(shì),必將成為重防腐漆未來(lái)研究的熱點(diǎn)。目前其在國(guó)外已有一定的研究、應(yīng)用實(shí)例,國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。鑒于苛刻的應(yīng)用環(huán)境、惡劣的施工條件、優(yōu)良的使用要求等的限制,目前水性重防腐漆還不能完全取代溶劑型重防腐漆。但從環(huán)保角度考慮,應(yīng)致力于開(kāi)發(fā)高固體分溶劑型重防腐漆,并嚴(yán)禁使用有毒溶劑。含氟聚氨酯FPU不僅具有因聚氨酯結(jié)構(gòu)而決定的優(yōu)異的機(jī)械性能、耐低溫性能和粘結(jié)性能,還具有極低的表面能和高的耐熱性、耐候性、耐化學(xué)腐蝕性。目前本課題組正通過(guò)控制含氟鏈段的引入方式,利用含氟鏈段的表面富集效應(yīng),發(fā)展一種含氟聚氨酯低氟高性能化的新方法。該含氟聚氨酯可用于制備苛刻環(huán)境下使用的防污、防腐漆。預(yù)計(jì)以FPU為樹(shù)脂制備的防污、防腐型涂料將在性價(jià)比、與底涂如富鋅環(huán)氧底漆粘結(jié)強(qiáng)度、使用壽命等方面大大超過(guò)目前在該應(yīng)用領(lǐng)域使用效果最好的FEVE基氟碳涂料。

以富鋅涂料為例，目前,富鋅涂料主要分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。有機(jī)常用環(huán)氧樹(shù)脂、氯化橡膠、乙烯基樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂為成膜基料,最為常用的是環(huán)氧富鋅涂料,其中聚酰胺固化環(huán)氧富鋅底漆是有機(jī)富鋅底漆中應(yīng)用最大的品種[11]。鋅是作為犧牲極的顏填料與樹(shù)脂、填料、溶劑聚合成涂料,對(duì)金屬基材面進(jìn)行保護(hù),但缺乏給予金屬基材面實(shí)施重防腐的功能特性。因此基于富鋅涂料的研究主要集中在無(wú)機(jī)領(lǐng)域。無(wú)機(jī)富鋅涂料主要分為溶劑型和水性兩類。溶劑型無(wú)機(jī)富鋅涂料是以正硅酸乙酯為成膜物質(zhì),正硅酸乙酯吸收空氣中的水分發(fā)生水解反應(yīng)生成大分子量的低聚物,當(dāng)溶劑揮發(fā)后形成膜,低聚物繼續(xù)吸收水分交聯(lián)生成高聚物。有機(jī)型富鋅涂料的耐溶劑性、耐熱性、防銹性比無(wú)機(jī)型差,但是它對(duì)鋼材表面處理質(zhì)量容忍度高。在各類富鋅涂料中抗蝕性最佳的為水性無(wú)機(jī)富鋅涂料,它在海洋大氣條件下的使用壽命至少25年。水性無(wú)機(jī)富鋅涂料是以硅酸鹽為基料,利用空氣中二氧化碳和水汽與硅酸鹽進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鹽的同時(shí),鋅粉與硅酸鹽反應(yīng)生成硅酸鋅高聚物。但是由于水性富鋅涂料是以水為溶劑,水的汽化熱較高,會(huì)導(dǎo)致水型比有機(jī)型實(shí)干慢一些,受周圍環(huán)境的溫度、濕度等因素影響,溫度太低或太高均會(huì)導(dǎo)致涂膜龜裂。針對(duì)以上問(wèn)題,王峻等人[12]將一定模數(shù)的50%~60%的硅酸鹽溶液與15%~20%的丙烯酸乳液混合,在助劑的作用下,加溫混合得到成膜物質(zhì),再與鋅粉等填料混合,最終獲得耐鹽霧性能達(dá)到2500h的涂膜。馬黎明等人[13]利用硅酸鹽溶液與有機(jī)硅樹(shù)脂經(jīng)加溫反應(yīng)后形成硅氧鍵與甲基相接的化合物,在引發(fā)劑作用下生成分子團(tuán)表面具有大量-OH的甲基硅氧烷高聚物,當(dāng)樹(shù)脂在鋼鐵、水、泥墻體等表面固化時(shí),-OH與鋼鐵或水泥墻表面形成化學(xué)鍵結(jié)合,其牢固度遠(yuǎn)勝于常規(guī)涂料的物理覆蓋,涂膜未發(fā)生粉化脫落現(xiàn)象。目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出磷酸鹽類的富鋅涂料。丁華明等人[14]利用氧碳改性丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂以及經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑包膜的鋅粉及納米磷酸鋅等制得一種鋼鐵用重防腐漆。這種涂膜附著力強(qiáng),可在鋼鐵表面帶微銹情況下進(jìn)行涂裝,同時(shí)具有環(huán)保自潔、耐鹽霧性、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。馬愛(ài)斌等人[15]研制出一種水性復(fù)合鱗片狀鋅鋁重防腐漆。該涂料屬雙組分涂料,由有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)分改性基料和顏料兩組分按5∶1~2配制而成。該重防腐漆不含鉻,可常溫自固化,具有綠色環(huán)保、低能耗、可制備薄且耐蝕高的涂層等特點(diǎn)。

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