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防腐蚀涂料的性能与选择,
2019年11月15日    阅读量:5958    新闻来源:中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站  |  投稿

1.基本情况

1.1 分类

涂料是一种化工材料,涂硕于物体表面能保护其不受环境的侵蚀,并能赋予装饰、标志和伪装等功能,而且施工方便。顾名思义,防腐蚀涂料的目的主要是用于防止各类底材的腐蚀。


通常人们把防止金属尤其是黑色金属腐蚀的涂料称为“防腐蚀涂料”涂料在线coatingol.com。在过去,主要采用天然油脂来生产涂料,如植物油脂中的豆油、椰子油、蓖麻油以及动物油脂中的鱼油、猪油等,因此在我国人们普遍称之为“油漆”。


随着工业的发展,天然油脂的使用越来越少,而更多地采用石油化工所提供的各类性能优越的合成树脂,因此,现在更为科学的名称应该为“涂料”,而油漆仅仅属于其中的一类。这里还应该区分“防腐蚀涂料”和“防锈涂料”:①在自然条件下防止金属产生锈蚀的涂料为防锈涂料;②防止各种腐蚀介质引起腐蚀的涂料为防腐蚀涂料。一般工业介质的腐蚀性比自然条件更为严重,因此防腐蚀涂料具有更高的性能,也就是说,防锈涂料不一定能防腐,但是防腐涂料一定是能够防锈的。


1.2 防腐涂料的特性

所有 涂 料 都具有防腐蚀功能,只不过程度不同。为了更好地发挥涂料的作用,人们将这方面的功能进行强化,并单独分出来成为一个分支。相对于一般涂料.防腐蚀涂料有如下特点:

1.2.1 组成

成膜物越来越多地采用热固性合成树脂,以增强涂层的防腐蚀性能,含有较多的防腐蚀颜填料,因此固体含量比较高,单次涂刷的涂层比较厚。天然成膜物(天然油脂类)由于资源和性能方面的制约而使用得越来越少。

1.2.2 性能

涂层 的 装 饰性能不是特别好,但是对于金属底材的处理要求比较严格;防腐蚀的要求使得这类涂料具有较强的针对性,而很少有一种涂料解决全部防腐蚀问题的情况。所以,深人了解防腐蚀涂料性能,才能更好地、有针对性地利用它,达到防腐蚀的目的。


2 涂层系统及其作用

防腐蚀涂料涂层系统一般由底漆、中间漆和面漆组成,特殊情况下还需要腻子层。

2.1 底漆

底漆是整个涂层系统中极其重要的部分,有如下特点:

(1) 对底材有良好的附着力。

(2) 因为金属腐蚀时在阴极呈阳性,所以底漆基料宜具碱性,如氯化橡胶和环氧树脂等。

(3) 底漆的基料具有屏蔽性,阻挡水、氧、离子的透过。

(4) 底漆中应含较多的颜料填料,其作用是:增加涂层表面粗糙度,因而提高与上层的层间附着力;降低底漆的收缩率;颜料填料粒子能减少水、氧、离子的透过。

(5) 一般底漆的厚度并不大,以减小收缩应力,避免降低附着力。

(6) 底漆应对底材具有良好的润湿性,对于焊缝,锈痕等部位能渗人较深。

常用的底漆有红丹底漆、铁红底漆、富锌底漆、带锈底漆、磷酸盐底漆等。

2.2 中间漆

中间漆的主要作用是:

(1) 与底漆和面漆具有良好的附着性,起到承上启下的作用。

(2) 在重防腐涂料中,中间漆的作用主要是增加涂层体系的厚度,以提高整个体系的屏蔽性能。

2.3 面漆

面漆的主要作用是:

(1) 遮蔽日光紫外线对涂层的破坏。

(2) 起装饰和标志作用。


3 技术性能指标

防腐蚀涂料的技术性能指标主要有3类:

(1) 液态的技术指标,也就是涂料未涂刷成膜时的指标,如固体含量、细度、粘度、遮盖力、单位面积使用量等。

(2) 涂膜的物理机械性能指标:涂膜的一般基本性能指标,如附着力、柔韧性、硬度、涂膜厚度、光泽、耐磨性等,还有涂膜的耐光性、耐热性以及电绝缘性等。

(3) 涂膜的耐腐蚀和耐介质指标:防腐蚀涂料的主要指标,评价涂料的防腐蚀性能,如耐酸碱盐的性能、耐水性、耐石油制品和化学品、耐湿热性、耐盐雾性能等。

上述各项技术指标从不同的方面说明了涂料产品的特性。比如固体含盆、遮盖力等指标重点表明涂料的经济性;附着力、柔韧性等指标表明涂料产品的基本性能;而耐介质性能指标则说明涂料的防腐蚀性能水平。涂料产品的某些技术指标是相互一致的,比如,固体含量越高其粘度越大,涂层厚度越大其耐介质性能越好、硬度越高耐磨性越好等;而另一些则是相互矛盾的,比如柔韧性越好则其硬度可能会下降,涂层越厚其柔韧性下降等。因此,涂料的技术指标在某种程度上代表着诸个矛盾的平衡点,苛求其全面而完美是不现实的。


4 主要品种与性能特点

目前国内的防腐蚀涂料品种很多,各种档次的都有。随着技术的不断进步、环保法规的日益强化和工业防腐蚀要求的提高,许多性能差、档次低的品种不断被淘汰,代之以性能更好,甚至于水性化的产品。因此本文着重介绍目前应用比较多的中高档次的品种。

4.1 环叙树脂系列

这是一类目前应用最广泛的防腐蚀涂料。它具有非常优秀的附着性能、防腐蚀性能尤其耐碱性能、机械性能等,但是由于分子结构中含有芳香结构,因此其耐候性较差,不宜应用于户外,同时耐酸性能也不是很理想。在低温环境下(10℃以下),固化速度很慢甚至难以固化,因此冬季应用受到限制。充分利用其优点、降低其不足而开发性能更加优良的防腐蚀涂料品种,是目前环氧树脂类防腐蚀涂料的技术关注点。例如知本化工科技有限公司根据实际需求,相继开发的“高性能耐温重防腐涂料”和“低温固化环氧树脂防腐蚀涂料”,在此方面作出了一些有益的尝试。前者除具有一般环氧树脂涂料的优点外,耐酸性能大大提高,可以在100℃的条件下长期耐受酸碱盐的腐蚀,已经成功地应用于辽阳石化的催化反应器和聚乙烯均化料仓内壁、大连热电集团锅炉除尘器内壁

防腐蚀;后者可以在0-5℃条件下固化,其防腐蚀性能与普通环氧树脂防腐蚀涂料相比也有很大的提高。

4.2 聚氮酪树脂

相比较而言,这类涂料具有更加全面的性能:耐酸碱盐性能、机械性能和优秀的装饰性能.因此现在多用于家庭的装修和高级汽车修补涂料(脂肪族聚氨醋类)。但是常用的芳香族类由于其分子结构的原因,而表现为耐候性较差,如果用于室外露天环境会发生变色、粉化等现象。由于这类涂料在国内的商品化应用是在上世纪80年代末期,因此在防腐蚀行业人们对它的认识不象环氧树脂那样深刻,、其应用范围和数量比环氧树脂要少得多。由于其优良的性能,尤其是在低温、常温和高温烘烤条件下均可以固化,预计今后聚氨酷树脂防腐蚀涂料的应用将会不断增加,特别是脂肪族聚氨醋涂料,会逐步从高端应用走向防腐蚀领域。



4.3 乙烯树脂系列

主要包括过抓乙烯类、氯磺化聚乙烯类和高氯化聚乙烯类等。前两种属于比较早的产品,后者出现于上世纪90年代。它们共同的特点就是在常温条件下具有优秀的耐酸碱盐、耐候性等特点,应用于化工设备、大型户外设备以及各类酸碱盐水溶液储罐内壁防腐蚀。但是它们的耐油性能不好,在高温条件下不稳定。另外,前两种的初期产品具有很低的固体含量,需要多道涂装施工才可以达到防腐蚀要求,因而大大限制了它们的应用。高氯化聚乙烯(HCPE)类与过氯乙烯和氯磺化聚乙烯相比,具有如下特点:

(1) 防腐蚀性能相当,并且在部分指标方面更为优秀;

(2) 单组分,施工更加方便,有利于储存和运输;

(3) 固体含量高(50%左右,与之相比的小于30%),一次涂装可以得到更厚的涂层,减少VOC排放,更有利于节省成本和环境保护。

因此,H CPE类防腐蚀涂料正逐步取代过氯乙烯和氯磺化聚乙烯类,其应用数量在逐步上升。

4.4 橡胶类

抓化橡胶防腐蚀涂料具有涂层耐久、耐候性能,干燥快速不受施工温度限制;单组分、无毒、无层间附着,是一种高效防腐蚀涂料。制成厚浆型涂料,多用于集装箱、海洋设施、大型罐体的外壁防腐蚀,也用于石油化工设备的内壁防腐蚀,具有良好的耐酸碱盐和水的性能。

4.5 其它

常用的有沥青及改性沥青类防腐蚀涂料、酚醛树脂类防腐蚀涂料、吠喃树脂防腐蚀涂料等,特殊的品种有有机硅耐高温防腐蚀涂料、含氟树脂防腐蚀涂料、水性无机防腐蚀涂料等。耐高温防腐蚀方面经常使用的有机硅类涂料相对比较成熟,添加一些特殊的填料如金属粉末或者硅酸盐类可以使涂层的耐温性能达到7001C。并且具有优秀的耐候性能。但是这类涂料不能用于直接接触介质的防腐蚀.而只能用于没备的外壁。目前国内外均没有在较高温度下(500℃以上)能防止直接介质腐蚀的耐高温涂料。漆酚硅类涂料和有机氟涂料可以达到300r-左右耐受高温介质的腐蚀,但是存在着成本偏高的问题,而且就目前国内情况来看,还没有真正意义上的以含氟有机物为主要成膜物的有机氟防腐蚀涂料。


5 选择

防腐蚀 是一项综合性工程,有诸多方面需要进行选择。防腐蚀涂料的选用是该项工程的第一位。就目前的技术和产品水平,还没有一种防腐蚀涂料可以解决所有的防腐蚀问题,而只能采取“对症下药”的方式进行针对性的选择。因此,搞清楚腐蚀产生的原因、明确防腐蚀要达到的目的是最为重要的。根据腐蚀介质的种类和性质以及防腐蚀的目的,结合涂料供应厂家的产品介绍,确定防腐蚀涂料的品种和施工工艺,必要时与涂料生产和技术方面的人员进行交流,以正确选择涂料品种及施工工艺。

5.1 一般性原则

在选择防腐蚀涂料时,一般应考虑以下因素:

(1) 附着性能。这是防腐蚀涂料的最根本的性能,否则“皮之不存,毛将焉附”。一般必须考虑对不同底材的附着力以及层间附着力。

(2) 对腐蚀介质的稳定性。针对腐蚀产生的原因,选择防腐蚀涂料应长期稳定。

(3) 底面漆的配套性能。包括层间附着力,是否会产生“溶胀”现象等。

(4 ) 相适应的物理机械性能。如是否要求装饰性,有无外力冲击以及耐磨等要求。

(5) 经济合理性。需要综合考虑经济合理性问题,而不仅单独核算涂料的单价。表1 给出了常用防腐蚀涂料的性能比较。

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5.2 技术经济性原则

涂料的品种众多,性能各异,工业和经济的发展对于涂料性能的要求也越来越高,防腐蚀涂料的针对性也越来越强,以往一种涂料作为“万金油”而到处使用的现象正逐渐消失。怎样在如此众多的品种之中选择合理的防腐蚀涂料,除了上述技术性原则以外,还必须考虑经济性。在确定了技术要求以后,即可根据厂家产品的说明书或其他资料来考虑涂装工作的经济性指标。


(1) 涂料产品的单价。货比三家,比质比价都是可以作到的。此处需要注意的问题在于,涂料产品是很多原材料的混合物,使用者难以区分其中的优劣,有的厂家以次充好。比如在铁红底漆中以红土代替氧化铁红而大大降低成本;在面漆中以氧化锌甚至其他廉价填料代替钦白粉等,这样做的结果是成本可以降低数倍,因而其售价也很低,但是产品的应用效果肯定无法达到要求。

(2) 涂料的固体含量。除粉末涂料以外,多数涂料都是固体在液相中的分散体,也含有一定量的溶剂。技术指标中固体含量表明最终能保留在被涂物表面的成膜物的含量,其余属于挥发性成分。因此,价低但是固体含量不高的涂料等于在出售溶剂,不仅影响质量,也不利于环境保护。因此,在比质比价的时候需要特别注意。

(3 )涂料的粘度。涂料粘度指标应当与固体含量指标结合起来考察。目前技术水平高的树脂产品(成膜物)具有比较高的固体含量和比较低的粘度,所以表观上的感觉是涂料比较“稀”。因此不能仅仅以直观的稠稀判断涂料的固体含量的高低。相反有些产品为了获得表观的高粘度,采用固体含量不高但是粘度却非常大的树脂,甚至为了达到这一目的而采用添加增稠剂的办法来增加涂料粘度,这样做不仅用户经济七造成损失,也会给施工和最终涂层技术性能带来不良影响。

(4) 涂层的防腐蚀寿命。涂层对于腐蚀介质的“容忍”稳定是有一定的期限的,随着时间推移,涂层本身在各种介质及能量(热、光、紫外线等)的作用下将逐渐老化变质,因此防腐蚀涂层具有寿命期限。对于一种防腐蚀目的,可以选择不同的防腐蚀涂料,这些产品具有相近的性能但是防腐蚀寿命可能有比较大的差别。比如,单组分丙烯酸自干涂料和丙烯酸/缩二脉双组分涂料都具有良好的防止大气和紫外线腐蚀的功能,但是前者的防腐蚀寿命一般为5年左右,而后者可以达到巧年,有3倍的差距。所以在选择涂料品种时除单价的对比,更应当结合防腐蚀寿命来比较其综合经济成本。

(5) 施工成本。防腐蚀涂料的施工在整个防腐蚀工程中占有相当大的比例,一般讲的“三分漆七分用”恰好体现了这一现象。不同品种的防腐蚀涂料对于底材处理要求的严格程度不同,因此其施工成本也不同,必须进行喷砂处理和手工处理的成本方面差别很大;同时结合涂料固体含量指标,达到相同防腐蚀涂层厚度时,固体含量越高的涂料其施工道数越少,因而成本会降低。比如,传统的氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料的固体含量在25%左右,而新型的高氯化聚乙烯涂料在50%左右,要达到一般工业大气防腐蚀要求,前者需要涂刷四道底漆和四道面漆,而后者均减半,施工费用将会有1倍左右的差距。

总之,防腐蚀是一项综合系统工程,必须考虑防腐蚀涂料的技术性能指标,同时结合多个方面因素考虑经济指标,才能作到性价比的完善。


6. 结语

科学技术的进步使得防腐蚀涂料产品越来越细化,其针对性越来越强。充分了解防腐蚀涂料的品种、性能指标和特点,对于防腐蚀工程的涂料应用非常重要。同时也必须考虑涂料应用的经济性,在比较的基础上综合考虑各种因素,以使防腐蚀工作更加完善。


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