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中国航天工业总公司第三十一研究所 |
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一、前言 腐蚀给人类造成的损失是惊人的，全球每年腐蚀经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GNP的2％—4％。腐蚀损失为综合自然灾害损失，即地震、台风、水灾等损失总和的6倍，据有关部门最新统计，我国腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值GNP的4％，每年约有30％的钢铁因腐蚀而报废。如此巨大的损失，刺激着防腐蚀涂料的发展，高性能防腐蚀涂料正是在这样的背景之下产生的。 高性能防腐蚀涂料，又称之为重防腐蚀涂料，是指能够在苛刻腐蚀环境下长效防护的一类高性能涂料，防护寿命一般为10年以上。优质的高性能防腐蚀涂料，不仅可起到良好的防腐蚀作用，而且可改善劳动条件，节约能源和保护金属资源。所以，在近二十年来受到发达国家的普遍重视。目前，美、英、日等发达国家己竞相开发了多种性能良好的重防腐蚀涂料品种。因耐蚀性能优异，使用期长，维护涂装费少而被广泛应用于各种腐蚀环境中，产生了明显的经济效益。 在追求防腐蚀涂料高性能的同时，节约资源、保护生态环境这个具有国际意义的新课题对涂料工业提出了“无污染”的新要求。开发绿色产品，进行绿色创新，不仅可以减少污染，改善环境，而且可以节约资源，降低成本，提高经济效益，因而成为全球涂料工业的一种发展趋势。 GFT—1高性能防腐蚀涂料采用复合的活性稀释剂为溶剂，活性稀释剂由于带有环氧基而能与固化剂固化成膜。所以该产品的固体含量高达95％左右，大大减少了溶剂挥发造成的资源浪费、环境污染以及对施工人员的损害。在同样设计厚度下，每公斤涂料可涂刷的面积大大增加，因而降低了单位面积基材所用涂料的成本。 二、GFT—1高性能防腐蚀涂料的配方设计 GFT—1高性能防腐蚀涂料在配方设计上遵循当前国际上徐料工业发展的“四E”原则，即经济性、效果、生态和能源的原则，并将重防腐涂料和无溶剂涂料的配方原理融合于设计之中。通过大量试验，严格筛选基料、固化剂、稀释剂、颜料、填料及各种助剂，最终研制而成的产品，充分体现了重防腐涂料和无溶剂涂料的各自性能特点。 1．基料 2、活性稀释剂 丁醇、异辛醇、甲酚、烷基醇和高级一元醇的缩水甘油醚及脂肪酸缩水甘油酪等是常用的单官能度活性稀释剂，二缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚等是常用的双官能度活性稀释剂。其中，环氧丙烷丁基醚是最常用的活性稀释剂，其稀释能力强，价格相对便宜。 但是，单官能度活性稀释剂的引入，会使环氧树脂的交联密度下降，从而漆膜的耐热性能、抗冲击强度、硬度、抗弯曲能力下降。为了兼顾涂料的各种性能，在加入一定量单官能度话性稀释剂的同时，还采用了对环氧固化体系热形变温度影响较小，并对改善漆膜柔韧性和抗冲击性能有明显改善作用的双官能度活性稀释剂，由此复配的活性稀释剂，不仅有效地降低厂环氧树脂的粘度，而且改善了漆膜的抗冲击抗弯曲能力及耐热性能。 用于环氧树脂增韧的原料主要有聚酞胺树脂、聚硫橡胶、环氧化聚丁二烯树脂，丁脂橡胶以及不饱和聚脂树脂等。在改善漆膜韧性的同时，也必须充分考虑增韧树脂的耐蚀性能，与环氧的相容性及其本身的贮存稳定性。 最近几年兴起的二甲苯型不饱和聚脂树脂以二甲苯甲醛树脂为原料，部分取代常用的二元醇，经与二元醇缩聚反应得到一种不饱和聚脂树脂。由于这类不饱和聚脂树脂结构中含有较多的苯环结构，另一方面又降低了酯基密度(脂基是不饱和聚脂分子中的腐蚀薄弱环节)，因而提高了树脂的耐蚀性。在无溶剂环氧涂料中加入这类树脂不仅能够改善涂层的脆性及粘结性能，提高抗冲击能力，而且不会因此而降低漆膜的耐蚀能力。 4、鳞片填料 GFT—1高性能防腐蚀涂料采用的鳞片填料是一种来源广泛、价格便宜的云母鳞片，具有优良的绝缘性、弹性和韧性，径厚比大、热膨胀系数小，在各种化学腐蚀介质中完全惰性，抗紫外线辐射。经偶联剂进行表面处理后，完全可以替代昂贵的玻璃鳞片和不锈钢鳞片，达到降低成本的目的。此外，云母鳞片有20目至1000目各种规格，选用方便。为了增加漆膜的致密性，降低涂层的透气性，改善施工性能，应选用不同规格和级配比的云母。 5．偶联刑 常用的偶联剂种类有硅烷偶联剂和钛酸脂偶联剂，云母鳞片经用某种偶联剂喷淋处理后， 6、颜料、填料 高性能防腐蚀涂料所用颜料和填料必须在各种腐蚀介质中有优良的耐蚀性能，如钛白粉、色素碳黑、大红粉、酞青绿、酞著兰等均可采用。而耐蚀性能差的颜填料则不易采用，强氧化性的颜料，如铬黄、铬绿等，对GFT—1高性能重防腐蚀涂料的树脂凝胶有促进作用，直接影响到涂料的贮存稳定性，应避免使用。 为防止涂料沉降及在涂装过程中的流挂，增加漆膜的硬度，吸收伸缩应力，使漆膜免于发生裂缝和空隙，需加入一定量的超细滑石粉。添加石英粉，能大大改善漆膜的耐磨耗性能。 7、触变剂 常用的触变剂有氢化蓖麻油、硬脂酸铝、硬脂酸锌、有机膨润土和超细二氧化硅等。触变剂的加入量必须恰到好处，这样既能在低粘度时予以适当流平，但时间又不过长而避免产生流挂，其用量一般为涂料总量的2％—3％。通过实验，我们采用约2％的气相二氧化硅等复合触变剂。 8、固化剂 GFT—1高性能防腐蚀涂料所用固化剂为无毒的胺改性固化剂，在涂层中有良好的分散性，所固化的涂层具有良好的坚韧性和密实性，在5℃以上可使涂料充分固化。 三、GFT—1高性能防腐蚀涂料配方及性能 表1 漆料的基本配方 环氧树脂6101 35.0%－40.0% 表2 漆料和固化剂配比（重量比） t（℃） 10－20 20－30 30－35 2、性能测试 表3 GFT－1高性能防腐蚀涂料的物理性能指标 项 目 指 标 测试方法 表4 GFT－1高性能防腐蚀涂料耐蚀性能 腐蚀介质 浸泡时间 试验结果 四、主要性能特点： (一)GFT—1高性能防腐蚀涂料采用的关键技术 绿色技术 GFT—1高性能防腐蚀涂料以改性环氧树脂为基料，并以能参与交联固化而成为漆膜的活性稀释剂为溶剂，涂料的有效成分高达95％左右。因此，施工中避免了由于溶剂挥发造成的污染，以及对施工人员们损害。 采用低价鳞片填料 GFT—1高性能防腐蚀涂料所采用的鳞片填料是一种来源广泛、价格便宜的矿产原料，具有优良的绝缘性、弹性和韧性，径厚比大，热膨胀系数小，在各种化学腐蚀介质中完全惰性，抗紫外线辐射。经特殊的方法进行表面处理后，完全可以替代昂贵的玻璃鳞片和不锈钢鳞片，达到降低成本的目的。 无溶剂化 GFT—1高性能防腐蚀涂料采用复合的活性稀释剂为溶剂，活性稀释剂由于带有环氧基而能与固化剂固化成膜，所以，该产品的固体含量高达95％左右，大大减少了溶剂挥发造成的资源浪费，在同样设计厚度下，每公斤涂料所能涂刷的面积大大增加。因而降低了单位面积基树能突出的防腐蚀涂料，由于涂装工艺烦琐，要求苛刻，而在工程上往往难于实施。因此，在保证产品使用性能的基础上，简化工艺程序，提高施工效率，降低工程费用，具有十分现实的意义。GFT—1高性能防腐蚀涂料涂装工艺简单，省工省时，具有以下特点： 表面处理简单 涂装效率高 实现“底面漆合一” (二)卓越的耐腐蚀性能 *结果表明，GFT－1高性能防腐蚀涂料耐蚀性能优于其它几种重防腐蚀涂料，可以预见，其防护寿命也将较长。 （三）GFT－1高性能防腐蚀涂料防腐工程预算 表3 防腐层材料费 防腐层 材料单价（元/㎡） 涂料费用 以上工程预算未包括临时设施费、吊装费、税收等。 五、高性能防腐蚀涂料在环保行业中的应用 例如，治理燃煤烟气污染的湿法除尘脱硫器、经常处于高温、高湿、强腐蚀介质(H2SO3、NaOH)、高磨耗的环境中。对设备的防腐蚀能力要求很高。目前，一般采用耐酸水泥、花岗岩、橡胶衬里的酚醛玻璃钢等方法防腐，此法不仅造价较高，而且施工困难；采用花岗岩、耐酸水泥等防腐的设备笨重，运输、安装过程中易损易裂，维修难度也较大。迫切需要一种使用方便的防腐蚀涂料，以满足除尘脱硫主体设备的使用寿命在3万小时以上。 污水治理装备，尤其是工业废水的腐蚀介质相当复杂，不同行业及厂家的污水成份也不尽相同。水处理设施(金属结构的罐、槽、管道等以及混凝土结构池)必须采用耐蚀、抗渗能力很强的防护层保护，才能使长期处于污水浸泡中的设备免受腐蚀，污水不致渗入地层。 城市环卫机械的防腐问题，往往被生产厂家所忽视。由于采用的防腐蚀涂料耐蚀能力不强，造成环卫机械(垃圾车、粪车)的车厢、罐体在使用一年左右就被严重腐蚀，不仅影响市容，。而且更换罐体造成费用增加，此外。由于填埋没施的防腐防渗能力差，造成垃圾填埋厂的渗漏，严重污染地下水体。 由上可见，有效地解决环保产品的防腐耐磨问题，对于提高环保设施的寿命、增大环保投资效益是至关重要的，采用高性能防腐蚀涂料是解决环保产品中腐蚀难题的重要途径之一。 1、高性能防腐蚀涂料的应用 鳞片涂料是以极薄的鳞片(玻璃鳞片、不锈钢鳞片等)作增强材料，以树脂作粘结剂所制成的一种高效能防腐涂料，其结构具有独特的抗渗性能。涂层内部含有相互平行、重叠排列的鳞片，形成有效地阻止介质侵入的屏障，产生迷宫效应，迫使介质迂回投入，难以接触到基体，从而大大延长了被保护基层材料的使用寿命。 鳞片涂料及鳞片衬里的防腐蚀性能优良、施工简便、使用年限长、维护费用少，是一种简单、经济有效的防腐蚀方法。此项技术在近二十年来受到美、英、日等发达国家的普遍重视，已开发出多种性能良好的重防腐蚀涂料，并广泛应用于原油贮罐、化工设备、海上钻井平台、地下管道、机车车辆、大型河闸、跨海大桥、大型海轮等方面，均取得了明显的经济效果。 我国自80年代起首先在从日本引进的石化设备上采用重防腐涂料防腐，国内的高校、研究所在此后的十余年中开发了一批不同品种的重防腐涂料，并已应用于石化、船舶等行业，取得了一定的经济效益，目前，国内—研制和生产单位主要有航天工业总公司三十一所、冶金部建筑研究总院、华东理工大学、中船总公司六院、中国天燃气总公司、化工部涂料研究所、中科院金屑与防护研究所等。 2．高性能防腐蚀涂料FCT—1 CFT—1以改性环氧树脂为基料，并加入能参与交联固化成为漆膜的活性稀释剂，涂料有效成份高达95％左右，不仅避免了施工中溶剂挥发造成的污染与浪费、减轻了对操作人员的损害，而且能在同样设计涂层厚度要求下，减少单位面积所用涂料，降低了涂层的成本。由于该产品对金属有很强的粘结力，因而对基体涂装前的表面处理要求相对较低，只要求除尽浮锈、油污和浮尘即可。 极少的挥发成分使厚涂(—300μm)成为可能，而不会形成针孔，只需2—3道即可达到设计厚度。涂层在常温下即能固化，刷涂、喷涂都可。如使用先进的高压无空气喷涂。施工效率高(—500㎡／h，无回弹漆雾，涂层致密、均匀，使施工质量得到保证。 “GFT—1”中采用的特性鳞片填料，对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能起到了关键作用，此种鳞片填料来源广泛、价格便宜，经特殊的表面处理后，完全可以替代经特殊工艺制作的昂贵的玻璃鳞片和不锈钢鳞片。因而使重防腐蚀涂料的成本大大下降，实际价格与普通防腐蚀涂料相当。 3、高性能防腐蚀涂FGT—1在环保装备中的应用 ·大连环保设备工程公司生产的多管式锅炉除尘脱硫设备，接触腐蚀性很强的亚硫酸、烧碱，以及烟气中粉尘的磨擦。设备若采用普通钢板，运行不到一年就会严重损坏；选用钛钢则成本太高。 根据这种情况，设计时采用添加了耐磨填料的GFT—1做防护层，增强耐磨性。按不同部位的不同腐蚀情况，分别用1—2层玻璃纤维布加强。涂前无需喷砂，只要除去浮锈油污，涂装后常温即可固化，使操作难度和施工成本大幅度降低。 鳞片树脂涂料——玻璃钢衬里结构大大提高了防护层的抗渗性、耐磨性、耐温性，增强。厂整体性和粘结力，为解决湿法燃煤烟气除尘脱硫设备的防腐问题提供了一条简便而易推广的新途径，此技术已在全国三十余家除尘脱硫设备上采用，受到用户的普遍欢迎。 ·GFT—1被应用于多项污水处理工程，如应用在由中国环境保护公司承建的台湾合资统益油脂有限公司食用油精炼污水处理工程。 该污水酸性很强，由于含有部分尾油，所以还有一定浸润渗透力，运行温度达80℃—100℃，混凝土结构表面如不做防腐层，很快就会渗漏。 在设计上采用2—3层玻璃纤维布加强，施工中先采取强制通风措施，充分干燥，使水泥表面含水率低于6％，再涂刷涂料，粘糊玻璃布。对锈蚀严重钢体表面采用多功能金属表面处理液擦洗和手工打磨结合方法除锈，再涂刷三遍涂料即可。投入使用后，整个系统运行稳定、可靠。 综上所述，环保产品接触的腐蚀介质成份复杂，腐蚀强度较大，是影响产品质量的关键问题之一。采用高性能防腐蚀涂料进行防护是一项切实可行的对策。 高性能防腐蚀涂料GFT—1在环保产业中的应用实例表明，该产品有防腐性能好、固体含量高、施工简便、对环境污染小等特点，用玻璃纤维布加强还可形成鳞片树脂涂料衬里，可代替，橡胶、不锈钢材料衬里；适用于废水、废气、固体废弃物治理设备和工程的防腐。 高性能防腐蚀涂料在环保产业中的应用，在我国还刚刚起步，随着此项技术的推广，其经济效益和社会效益将会越来越明显。 六、联系方式 |
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