高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料的研究及应用人造革鞋

高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料的研究及应用

高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料的研究及应用 摘要：高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料是具有超低VOC的新型超厚膜重防腐蚀涂料，介绍了该涂料的配方设计、产品性能、施工工艺及其在防腐蚀工程中的应用。 关键词：环氧树脂；煤焦沥青；砂浆；高固体分；防蚀涂料 1 前言 环氧煤焦沥青涂料是20世纪60年代出现的一类防腐涂料。由于结合了煤焦沥青和环氧树脂二者的优点，成为优良的防腐蚀涂料品种okmart.com。随着环氧树脂产量的增大，目前已占环氧树脂涂料的一半，广泛应用于码头、港口、地下管道、贮罐、油轮的油水舱等。 当前，我国已研发了大量环氧煤焦沥青涂料产品。这些涂料一般不加颜料和填料，溶剂含量在20％以上，有的甚至高达50％，施工中有大量溶剂挥发，污染了环境，影响操作人员身体健康，同时存在涂层易出现针孔、施212212序复杂、涂膜薄、附着力差等缺陷。 针对以上问题，我们着手高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料的研制，首次添加精细水洗石英粉，一次成膜厚度即可达400 μm，固含量>96％，超低VOC，低污染，常温施工，无需缠绕玻璃布，涂膜致密坚硬，其性能在许多方面优于普通溶剂型环氧煤焦沥青涂料。 2 实验部分 2．1 原材料的选择 2．1．1 成膜物质的选择 环氧树脂的相对分子质量是一项十分重要的指标，所选择的相对分子质量大小取决于所采用的固化体系，涂料施工性和涂膜性能等。本研究选用环氧树脂必须满足： a．常温下为液态，能制备高固体分涂料，能很好添加颜料和体质颜料以减少固化收缩性，提高附着力，同时降低成本； b．固化交联密度大，漆膜具有优良的物理性能和机械性能； c．价格适中。 环氧树脂的软化点可以表示树脂的相对分子质量大小，软化点高则相对分子质量大，软化点低则相对分子质量小。 从图l可以看出：常温下为液态时，树脂相对分子质量需在500以下。据此，我们选用一种低粘度、低相对分子质量的双酚A型液态环氧树脂。 要制备高固体分超厚膜涂料，所选用固化剂必须满足： a．与各种材料，尤其与煤焦沥青互混溶性好； b．毒性小，不易挥发；固化后涂膜致密，综合性能好； c．较低温度(-5℃)下仍可固化； d．价格适宜。 环氧树脂固化剂品种众多，脂肪胺及改性脂肪胺能常温固化，但配漆称量要十分准确，施工期限太短，尤其毒性较大，会吸潮因而诟病较多；芳香胺固化剂固化缓慢，需改性或加催化剂；聚酰胺固化剂存在低温固化不好的问题。据此，我们选择一种酚醛胺固化剂。 煤焦沥青大部分为芳香烃化合物，与双酚A型环氧树脂混溶性好，我们选用煤焦沥青软化点在45～55℃之间，保证涂膜温度较高时不软，而在温度低时不发脆。我们将煤焦沥青加热至一定温度加人混合溶剂溶解，制成75％～80％的煤焦沥青液。 2．1．2 颜料与体质颜料及助剂的选择 所选择的各种颜料和体质颜料必须满足： a．在漆膜中具有很好的填充致密性，能提高涂层的耐水性、耐磨性和耐温性； b．改善涂料的施工性能，有一定悬浮性和防流挂性，易于制作超厚膜涂料； c．降低涂料成本。 据此，我们采用多种颜料和体质颜料复配。颜料为铁红、钛白粉等；体质颜料含多种惰性、具物理屏蔽作用的材料，添加滑石粉以改善流变性，并首次加入干燥的水洗精细石英粉，以增强涂膜的耐磨性、耐温性。 虽然所选用环氧树脂的粘度较低，但配以以上多种成分所形成的混合物粘度过高，无法很好地润湿分散，难以涂装。因此还必须添加一定量的活性稀释剂或增塑剂，同时，也为了改善涂膜柔韧性，我们采用了酯类高沸点有机化合物作为增塑剂。 此外，还必须添加一定的表面活性剂及流变助剂以改善涂料及涂膜的性能。 2．2 配方的确定 环氧树脂与煤焦沥青的配比一般在4∶6至6∶4之间。增加煤焦沥青，漆膜固化速度减慢，初期柔韧性较好，但经过一段时间老化后柔韧性会丧失，同时在其上涂漆时，其层间附着力会产生问题。IsaoSekinet研究认为，当比例达1∶2时，耐蚀性明显下降，我们采用正交设计方法，按制备高固体分涂料的要求，通过大量的实验确定了环氧树脂、煤焦沥青、颜料与体质颜料的配比。环氧树脂与煤焦沥青用量之比定为1．5～1．2∶1．0。增塑剂增强漆膜的柔韧性和耐冲击性，但同时也会损害漆膜的附着力，因此增塑剂的用量占环氧树脂的15％～20％。颜料占漆量的10％～15％，体质颜料占漆量的30％～40％。 由于煤焦沥青内含微量活泼氢，往往以酚、醇、羧酸形式存在，这些活泼组分与环氧树脂混在一起，日久会造成粘度上升，为此，决定将煤焦沥青与环氧树脂分置两罐。同时，为了使产品贮存期更长，我们决定将产品分为3组分包装：甲组分主要为环氧树脂，乙组分主要为固化剂和煤焦沥青，丙组分主要为各种颜料和体质颜料的混合分散体。 2．3 涂料性能的试验 2．3．1 涂料技术参数 按相关国家标准对该涂料产品技术参数进行测定，见表1。 表1 高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料技术指标 检测项目 技术指标 测试标准 外观 固体分/% 密度 干燥时间（25℃），h 表干 干燥时间（25℃），h 实干 硬度，H 附着力，MPa 贮存期，a 耐3%NaCl 耐25%NaOH 耐25%HCl 耐3%洗涤剂 耐汽油性 耐柴油性 耐盐雾性（4000h）级 耐湿热性（1000h）级 黑色、棕黑色 >96 1.6～1.7 3.5 ≥2 >48个月 >12个月 >2个月 >12个月 >12个月 >12个月 1 1　 GB/T1729-1979 GB/T1725-1979 GB/T6750-1986 GB/T1728-1979 GB/T1728-1979 GB/T6739-1996 GB/T5210-1986 GB/T6753.6-1986 GB/T1763-1979 GB/T9274-1988 GB/T9274-1988 GB/T9274-1988 GB/T1734-1993 GB/T1734-1993 GB/T1771-1991 GB/T1740-1979 注：耐介质试验样板涂装1道，干膜厚度约400μm；耐盐雾试验和耐湿热试验涂装2道，干膜厚度约800μm。 通过以上常规性能和耐介质及耐腐蚀性能试验表明，高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料一次成膜厚，可挥发溶剂极少，涂层致密坚韧，耐化学和耐腐蚀性能远优于普通环氧煤焦沥青涂料。 3 施工工艺 3．1 防腐蚀涂层设计 一般情况下，涂层防腐期效与涂层厚度是成正比的，在普通的腐蚀环境下，由于涂膜为超厚膜，只需涂装1道即可达到防腐目的，但在恶劣腐蚀环境和需达到长效防腐要求的场合，则须按重防腐设计，涂装2道以上。该涂层体系无需缠绕玻璃布，减少玻璃布带来的涂层针孔，大大简化施工工艺。 3．2 表面处理 表面处理须达到GB 8923—1988规定的Sa 2．5级或St 3级，除锈完毕用高压空气除净表面灰尘，尽早涂装。如有返锈需重新除锈；混凝土表面需彻底干燥，除去松动的砂粒和毛刺等。 3．3 配料 按环氧树脂∶煤焦沥青+酚醛胺固化剂∶颜填料混合物：100∶90～100∶250～300质量比配制涂料，根据现场温度作适当调整，使其具有良好的施工性能。每次配料不可太多，必须在1 h内用完，否则会造成施工困难，影响涂膜性能。 3．4 涂装 一般采用刮涂，用橡皮刮板顺着一定方向刮，要求涂膜均匀平整，无漏涂，多道涂装间隔在8～24 h之间。涂装完毕养护48 h后才能使用。 4 应用实例 4．1 莆田自来水公司供水管道外壁防腐 福建省莆田自来水公司1997年新建供水钢管露天施工，当时正值梅雨季节，空气湿度大。施工单位利用雨停间隙施工作业，采用喷砂除锈达Sa 2．5级。由于高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料允许在潮湿天气施工，涂装2道，固化保养后埋人地下，至今使用6年多，状况良好，继续使用。 4．2 深圳污水管道顶管工程内外壁防腐 深圳市污水管道顶管工程于1999年采用高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料对内外壁进行防腐，内外壁喷砂除锈达Sa 2．5级后各涂装2道，涂层干燥后，开始顶管作业，涂层无脱落，附着良好，尽管该处土壤腐蚀介质多，湿度大，至今使用4年多，状况良好，继续使用。 4．3 油轮压载水舱内壁防腐 南海一油轮压载水舱由于长年海水浸泡出现腐蚀，经喷砂除锈达Sa 2．5级，为了保证长期防腐，涂装3道高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料，至今已有5年使用期，情况良好。 5 结语 (1)高固体分环氧煤焦沥青砂浆涂料由于固体含量高，一次成膜厚；涂膜质量高；无需缠绕玻璃布，大大简化施工工艺；超低VOC挥发，低污染。 (2)首次将精细水洗石英粉添加人环氧煤焦沥青涂料中，易于制备超厚膜涂料，增强涂膜的耐磨性、耐温性、也提高了涂膜的防蚀性能。 (3)该涂料具有漆膜坚韧、致密、耐磨等特点，附着力好，耐化学介质、耐盐雾、耐湿热性能远远优于普通溶剂型环氧煤焦沥青涂料，是一种优良的重防腐涂料，可应用于码头钢桩、埋地管道、海洋设施、贮罐、舱室等。由于超低VOC，特别适宜空气不流通的场合。

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