防腐涂料技術發展趨勢

張露　朱燦銀

江蘇豐彩新型建材有限公司，江蘇南京   210008

1、我國防腐涂料發展現狀

    改革開放以來，我國防腐涂料發展很快，在傳統防腐涂料的基礎上開發了許多性能優良的新型防腐涂料。如：高含固涂料、長效重防腐涂料、鱗片防腐涂料、粉末涂料、無溶劑涂料、水性涂料、含氟涂料等。還有一些專用防腐涂料，如：換熱器涂料、抗靜電涂料、高彈性涂料、抗裂涂料、無毒涂料等。隨著高性能防腐涂料的不斷開發和應用，涂料防腐將會越來越顯示其在工業領域中的重要性，而且也將會不斷擴大防腐涂料的使用范圍，也就是說，將會不斷為涂料行業開拓出新的市場。目前我國的防腐涂料基本上為溶劑型涂料，年排放揮發性有機物多，嚴重污染環境，浪費資源。隨著環保形勢的日益嚴峻，發達國家已停止或限制使用大部分傳統高溶劑含量的防腐涂料。因此，生產和使用環境友好型涂料已勢在必行。

2、防腐涂料新產品的開發

    近年水性防腐涂料已獲迅速的發展，應用范圍不斷擴大，產品性能不斷提高。日本在水性重防腐涂料方面的研究主要是聚丙烯酸酯類，加入改性鱗片狀的滑石粉，其中細度大于0.007cm和小于0.007cm各占50％，可提高涂層的強度和屏蔽能力。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Ga]vatech 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。水性無機富鋅涂料有著廣闊的發展和應用前景。單組份的乙烯基丙烯酸或雙組份多元胺固化水分散環氧底漆與異氰酸酯交聯含羥基官能團的丙烯酸面漆配合已成功地用于船舶的壓載艙、飲水艙及底層艙。

    2.1水性防腐涂料

    近年還出現了水性帶復合防銹漆、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，這些涂料配以適當的水性或高固體份面漆，可以形成非常耐久的防護體系。例如，乙烯基丙烯酸防護體系用于壓載艙中能得到5年的有效防護，并且已經獲準用于飲水艙。由于其低氣味、易清洗及可與食品接觸等特性，現已用于漁船的涂裝，該底漆如與具有優良耐磨性及耐沖擊性的聚氨酯面漆配套，可用于谷物運載艙中。海洋化工研究院采用核殼結構、自乳化聚合微乳液制備技術，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、水性環氧酯微乳液、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。

    2.2無溶劑與高固體份涂料

    體積固含量(v％)在60％或重量固含量(w％)在80％以上的涂料稱為高固體份涂料(HSC)，隨著環保要求的日益增高，世界上近年HSC的年增長率為3.5％，是低污染涂料中發展最快、應用最廣的品種。且目前已有向固含量100％即無溶劑涂料(solventless)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份除很少量揮發外，都參與反應固化成膜，對環境污染少，固體含量高，可統稱為高固體份涂料。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。在防腐涂料方面，美國Zebron公司生產的無溶劑聚氨酯涂料可用于海洋設施、船舶、石油設備等的防腐，具有無針孔、快干、超厚、易施工、耐久、耐候、機械性能優良等特點，是許多國家爭相采用的有希望的品種。脂環族多元胺作固化劑的高固體份環氧系列涂料，能在低溫下快速固化，防腐性能優異，可用于管道和化工廠貯罐作防護涂層，是一種非常有應用前景的涂料。該體系也出現了水下施工帶銹涂裝的重防腐涂料，采用的是胺固化特殊改性的環氧樹脂。用環氧樹脂改性不飽和聚酯也是無溶劑化防腐涂料的一種發展趨勢。例如，用環氧樹脂改性含烯丙基和羧基的不飽和聚酯或甲基丙酸酯，將防腐和耐候性巧妙結合，可得到性能全面的防腐涂料。

    噴涂聚脲彈性體技術(Spray Polyurea Elastomer，簡稱 SPUA)是國外近年來為適應環保要求而研制開發的另一種新型無溶劑、無污染的噴涂施工技術，它是在反應注射成型的基礎上發展起來的，曾經歷了純聚氨酯(Pu)、聚氨酯/聚脲(PU/PUA)、純聚脲(PUA)三個階段，在純PUA體系中，使用了端氨基聚醚和胺擴鏈劑作為活潑氫組份，與異氰酸酯組份的反應活性極高，無需任何催化劑，即可在室溫甚至0℃以下瞬間完成反應，從而有效地消除噴涂聚氨酯(包括聚氨酯/聚脲)彈性體過程中因環境溫度和濕度的影響而發泡，造成材料性能急劇下降的致命缺點。國內也有相應的體系開發出來。它是前景廣闊的防腐技術。

    2.3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％，作為一種環保型涂料，近年發展很快。在防腐工程上常用的是環氧粉末涂料，尤其是石化管道的防腐。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，研究者們把主要精力集中在粉末涂料用各種基料的改性上。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腐工程的首選防腐涂料品種。

    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。出現了象聚酯/丙烯酸粉末涂料及聚酯/環氧丙烯酸/環氧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。C/20 min～200。C/20 min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1UC(三縮水甘油基異氰脲酸酯)的應用，改用羥烷基酰胺(HAA)、四甲氧甲基甘脲及低環氧化合物等。還出現了近紅外及紫外光固化粉末涂料，其優點是降低固化溫度、提高固化速度。目前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，在此方面，國外公司在涂料制造及施工工藝方面付出了巨大的努力，Ferr0公司的VAMP超臨界流體制造工藝及DSM Resins公司的EMB技術(Electr0—magnetic brush技術)等具有劃時代的意義。

3、防腐涂料未來發展趨勢

    3.1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、有機改性無機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l0年甚至15年以上，而且適用非常苛刻的腐蝕環境；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。

    3.2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、鉛等重金屬的防腐顏料。不使用含重金屬的防腐顏料是防腐蝕涂料的發展方向。為此，專家們研究開發出抑制鋼鐵腐蝕的新型活性顏料，如磷酸鋅、磷酸鈣、鉬酸鋅、鉬酸鈣以及含鋅化合物等；新型的鋅一硅酸鹽改性的三聚磷酸鋁顏料等也是替代重金屬顏料的有效品種。金屬錳和它的化合物在防腐涂料中使用，無論是單獨效能還是綜合效能，如四氧化錳作為防腐蝕作用的抑制性顏料與傳統的鉬酸鹽和鉻酸鹽抑制性顏料幾乎具有相同的效果；鐵氧體作為防腐蝕活性顏料(其通常的分子式為MeOFe20，)也具有極佳的防腐效能。美國Gerace C0用離子交換型防腐顏料代替含重金屬的防腐顏料，所生產的涂料已用于北海油田平臺的防腐。

    納米微粒如納米級Ti02、Zn0、CaC03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，納米顆粒與涂層形成較強的氫鍵結合，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。

    3.3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，  因此對低處理表面一一低于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。目前各大公  司均開發出具有低處理表面適應性的通用底漆。我國海軍  艦船維修所也開發出相應的品種。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)