防腐涂料及涂裝技術發展趨勢

2018-04-06 11:14:45

防腐涂料是涂料的重要品種。受石油資源及環保法規對揮發性有機物質(VOC)及有害空氣污染物(HAPs)的限制等因素影響,防腐涂料工業在不斷提高性能的同時,正迅速向“綠色化”方向發展。涂料工作者以無污染、無公害、節省能源、經濟高效為原則,開發無公害或少公害及防腐性能優異的涂料品種。

  防腐涂料技術整體設計的無公害化

  所謂防腐涂料技術整體設計的無公害化即指在研發時應考慮到涂料自身的各個組成部分(成膜物質、防腐顏料、溶劑及助劑)、原材料的合成及涂料生產過程、基材預處理過程、施工過程等整體的無公害化。例如,所采用的原材料雖然自身是無公害的,但它的生產過程不符合環保要求,也是要舍棄的,如氯化橡膠;有些材料,如紅丹防銹漆性能優異,但它有毒,對人類不安全,易造成環境污染,因而其性能雖好也不能采用;為了在金屬表面使用防腐蝕涂料,必須首先進行除油、除銹等預處理,而預處理過程一般會對環境造成污染,且成本較高,若采用帶銹涂料,在有銹的鋼鐵表面直接涂覆即可使鐵銹穩定、鈍化或轉化;為了減少預處理過程的環境污染,還出現了無污染噴砂除銹工藝,如濕噴砂技術等。在這方面,突破傳統觀念是非常重要的。

  無公害或低公害的水性、高固體分、無溶劑及粉末防腐涂料

  水性防腐涂料 無機富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種,主要用作底漆,具有優異的防腐性能。德國Galvatech Led公司開發的Zinga富鋅涂料含鋅95%,已使用多年,防腐性能極好。國內近年開發的水性高模數硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應用,性能不斷改進,作為一種零VOC的環保型防腐涂料已被各行各業接受。水性防腐涂料近年還出現了水性帶銹復合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹防銹復合涂料等,用于除銹不完善的鋼基材上,甚至可以在水下施工,這些涂料配合適當的水性或高固體分面漆,可以形成非常耐久的防護體系。

  海洋化工研究院采用核殼結構、自乳化聚合乳液制造技術,開發出了納米級水性丙烯酸改性醇酸膠乳、納米級水性氨基丙烯酸改性醇酸膠乳、水性環氧丙烯酸氨基微膠乳以及由這些膠乳制備的系列水性防腐涂料,已開始用于石油化工、冶金、五金交電、汽車、機車車輛、貨車、船舶等領域的防腐。

  水性涂料對施工環境的依賴性更強,如何保證在高濕、低溫及封閉環境下獲得性能良好的涂層是水性防腐涂料未來需著重解決的問題。

  無溶劑與高固體分涂料 體積固含量在60%或質量固含量在80%以上的涂料稱為高固體分涂料。隨著環保要求日益增高,高固體分涂料成為近幾年來低污染涂料中發展超快、應用超廣的品種,目前已有向固含量100%即無溶劑涂料推進的趨勢。無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料,由合成樹脂、固化劑和帶有活性的溶劑制成的涂料,配方體系中的所有組分除很少量揮發外,都參與反應固化成膜,對環境污染少,無溶劑體系通常粘度較高,需采用特殊的施工工具和工藝,尚在發展之中。

  噴涂聚脲彈性體技術(SPUA)是國外近年來為適應環保要求而研制開發的一種新型無溶劑、無污染的噴涂施工技術,目前國內也有相應的體系開發出來,它是前景較為廣闊的防腐技術。

  粉末涂料 粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的涂料,其利用率高達95~99%,近年發展很快。在防腐工程上常用的是環氧粉末涂料。管道防腐用環氧粉末涂料是一種完全不含溶劑、以粉末形態噴涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的問題是耐沖擊性及吸濕性方面有待改善和提高。國內生產的管道防腐環氧粉末涂料在貯存穩定性及涂覆施工性方面,與國外優質產品相比尚有一定差距。環氧粉末涂料是新建管道防腐工程的******防腐涂料品種。低溫固化樹脂的應用日趨普及,超耐候性樹脂的耐久性進一步提高,出現了聚酯/丙烯酸粉末涂料等混合型新品種,還開發出了超耐候性和超耐久性的氟樹脂粉末涂料以及180~200℃/20分鐘固化條件的用多異氰酸酯固化的羥基氟樹脂粉末涂料。在固化劑的使用方面,歐美近年已逐漸取消了有毒的TGIC(異氰酸三縮水甘油酯)的應用,改用羥烷在酰胺等。目前此方面的主要研究方向是開發可提高施工速度的工藝以及如何降低涂膜的厚度,而降低粒徑、提高反應活性是降低涂膜厚度及提高施工速度的關鍵。

  防腐涂料的高性能及多功能化

  有機硅改性聚氨酯和有機氟改性聚氨酯涂料、氟樹脂涂料等高性能涂料是防腐涂料發展的另一重要方面。發展趨勢是對使用壽命長的防腐涂料的需求會增加,要求達到10年甚至15年以上,而且適用非??量痰母g環境;防污涂料的防污壽命在5年以上。多功能防腐蝕涂料也會迅速發展,如太陽能屏蔽防腐蝕涂料、阻尼防腐蝕涂料、耐候防腐蝕聚氨酯涂料、可剝性防腐蝕涂料、阻燃導靜電耐溫防腐蝕涂料等。

  無公害防腐顏料

  鈍化型或緩蝕型重防腐涂料一般要使用含鉻、鉛等重金屬的防腐蝕涂料的發展方向。納米微粒如納米級TiO2、ZnO、CaCO3及SiO2用于防腐涂料具有極好的協同作用,由于納米顆粒的表面能很高,易于同其他原子結合,增加了涂層的致密性及抗離子滲透性。除此之外,還可以改善涂料的流變性,提高涂層的附著力、涂膜硬度、光潔度和抗老化性能,是重要的發展方向之一。

  低處理表面用防腐底漆的開發

  在防腐工程中,施工費用占70%以上,而其中以噴砂為主的表面處理(防銹、除油等)又占70%以上。同時在很多現場施工條件下,也不可能達到噴砂Sa2.5級以上的標準,因此對低處理表面——低于Sa2級,帶濕氣或帶油(油艙維修中)表面上可適用的涂料提出很高的要求。

  加強涂料和涂裝一體化的質量管理體系

  完整的涂料技術開發、施工和服務管理體系是獲得預期防腐目標的基本保證。一個程序化的涂料開發和生產過程管理、合格的人員培訓和認證管理、涂裝現場的管理體系的建立和完善,是我國防腐涂料領域面臨的巨大挑戰。


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