高氯化聚乙烯树脂防腐涂料概述

高氯化聚乙烯树脂防腐涂料概述

一、基本概念

高氯化聚乙烯是高含氯量氯化聚乙烯，又称HCPE树脂。白色轻质小颗粒，相对密度1．35-1. 45，表现密度0．4-0．5，氯含量>61%，热分解温度>130℃ ,热稳定时间180℃>3mm。由于分子结构中不含双键，氯原子又是无规分布，因此具有良好的耐候性、耐臭氧性、耐热老化性、耐燃性、耐化学药品性和耐油性。

用于代替氯化橡胶制造胶粘剂。也可用作胶粘剂的改性剂，可以提高粘接性、防腐蚀、阻燃性、耐磨件。贮存于阴凉、通风燥的库房内，防潮。

二、应用范围

高氯化聚乙烯树脂的应用主要在涂料方面：

1、防腐涂料：桥梁、钢结构架、化工设备、盐场、渔场设备重要防腐涂料，带锈防腐底漆，管道涂料。

2、船舶涂料（包括船体外面涂料和船舱内部涂料）一一船舱底漆及轮船全装饰面漆和维护涂料。

3、防火涂料（阻燃涂料）——包括木结构外层防火涂料和钢结构外防火涂料。

4、建筑涂料——包括建筑物外墙（装饰）涂料，混凝土用的底漆等。

5、集装箱涂料

6、机杨、道路、标志物及路标涂料（道路划线漆）

高氯化聚乙烯树脂在其他领域的应用：可以用作纸张，纤维的防火剂（阻燃性）、氯丁胶、丁晴胶等橡胶系列的粘合剂的耐热改性剂，以及纸张、铝箔用油墨的改性剂。

高氯化聚乙烯防腐涂料的性能特

三、高氯化聚乙烯防腐涂料的性能特点

高氯化聚乙烯(HCPE)树脂中,氯含量超过60%,它的分子结构不含双键,大量的氯原子呈无规则分布。聚合物中引入的氯原子,构成了极性较大的C-Cl键,使得大分子链间的作用力加强,如:聚氯乙烯其内聚能密度高达381MJ/m3,高于聚乙烯(259M J/m3)。该键对聚合物的性能影响很大,可以赋予聚合物优良的耐化学性能、机械性能和耐燃自熄的特性{2}。

高氯化聚乙烯防腐涂料具有以下特性:(1)良好的阻燃性、防霉性能:聚合体中“氯”含量高,因此具有抑制毒菌生长的性能[2]。(2)优异的防腐性能:高氯化聚乙烯树脂形成的漆膜,对水气、氧气、离子(Cl-,SO42-)的渗透率极低,约为醇酸树脂的1/200~ 1/300,过氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。(3)耐候性较好: 由于不含双键, 对光化学反应及氧化降解不敏感,漆膜能经受户外大气、紫外光线、氧及冷热变化作用,漆膜稳定性好。(4)与其他树脂的相容性较好:可以添加各种改性树脂如丙烯酸树脂、醛酮树脂、醇酸树脂等,改善涂膜的综合性能。(5)施工性能好:为单组分涂料,可以微锈施工,干燥迅速;可以在低温下成膜,施工不受季节、温度限制;重涂性好适用于任何钢铁和水泥表面。(6)环保:生产树脂过程不产生CCl4,减少污染,保护臭氧层。(7)耐热性不好:漆膜不耐高温,受热时易析出氯化氢气体,性能变坏,故使用温度受到限制(耐热温度一般不超过60°)。

四、高氯化聚防腐涂料配方

高氯化聚乙烯防腐涂料的配方见表1。

高氯化聚乙烯树脂属于热塑性脆性树脂,通常通过添加增塑剂和环氧树脂来改善其物理机械性能,增塑剂通常选用氯化石蜡42#,一般用量为树脂的40%左右。增塑剂用量过大会影响漆膜的耐介质性能,配方中的环氧树脂不但能够改进高氯化聚乙烯防腐涂料的附着力,还具有稳定HCl的作用。

可以选用丙烯酸树脂、醛酮树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、石油树脂等改性树脂调整漆膜外观、机械性能、老化性能、耐盐雾性能和耐介质性能；丙烯酸树脂可以改善漆膜的光泽和硬度,提高耐候性和保光保色性;醛酮树脂可显著提高漆膜的机械性、耐酸耐碱等防腐性、老化性,具体可以根据用户的需求确定改性树脂类型。

防锈颜料可以选用氧化铁红、云母氧化铁；填料多选用云母粉、沉淀硫酸钡、滑石粉等；另外添加铝粉等片状颜料,可以延长腐蚀因子的渗透路径,提高漆膜的防腐蚀能力{3}。

在配方中针对高氯化聚乙烯树脂分子间有脱HCl的倾向,选用环氧大豆油作为贮存稳定剂。配方中的溶剂采用二甲苯和S150#混合溶剂,根据季节的不同,采用不同的配比,取得不同的溶剂挥发速率,以避免涂料施工中容易出现的拉丝和起泡现象。

防沉剂可以选用有机膨润土,若想获得极佳的防流挂性能,可以选用脂肪酸酰胺类流变助剂。

漆的颜基比设计在1.2~ 1.4之间, 面漆的颜基比设计在 0.5~ 0.8之间。

四、高氯化聚乙烯防腐材料工程应用实例

近 10年来,裕祥公司生产的高氯化聚乙烯防腐涂料系产品在鞍山钢铁建设集团

鲅鱼圈工程、中国石油天然气公2000万t乙烯工程、宝山钢铁股份有限公司湛江工程、本溪铁(集团)公司工程、盘锦华锦炼油工程、广东韶关焦化厂、南防腐工程等得到了大量的推广应用,经过跟踪考察,涂层到了预期的防腐效果。2006年以来, 高氯化聚乙烯防腐料年产量均达千吨以上,取得了显著的经济效益。

4.1宝山钢铁股份有限公司湛江工程涂装配套方案

工厂处于沿海地区,受到氯化物和硫酸盐的影响较大,是典型的工业腐蚀环境C4,防腐涂层设计使用年限在8a以上,所采用的配套方案见表5。

4.2鞍山钢铁建设集团鲅鱼圈工程涂装配套方案

工厂位于沿海地区,属于C4工业腐蚀环境。针对不同的防腐要求,设计了相应的配套方案。

(a)使用在各种酸、碱腐蚀环境下的设备以及管道,涂料设计使用寿命为5a以上,具体的产品配套方案见表6。

(b)对于腐蚀比较严重和不容易维修的地方,底漆采用了施工性能较好的环氧富锌底漆,为避免超标准设计,降低了底漆干膜厚度,中涂漆采用屏蔽性能好的环氧云铁中涂漆,面漆采用高氯化聚乙烯防腐面漆,发挥其优良的耐候性和耐化学品性的特点,整个配套涂层设计使用寿命8a以上,具体配套方案见表7。

上述涂装工程经过近4a的跟踪考察,配套涂层没有出现锈蚀、脱落、起泡、粉化等现象,基本上达到了预期的防腐效果,表明了以上几个配套方案能够达到涂层预期耐久性目标。

五、高氯化聚乙烯防腐材料的发展前景

防腐蚀涂料是产量居第二位的涂料品种，而重防腐涂料是防腐蚀涂料中科技含量最高、最有发展潜力、附加值最高和最具代表性的品种，其发展水平和性能是衡量防腐蚀涂料先进技术的标志，也是国家科学技术水平的标志，更是世界各工业发达国家将其列为涂料工业中需开发的重要涂料品种之一。重防腐涂料与常规防腐蚀涂料相比，它能够在苛刻的腐蚀环境中应用，例如，重防腐涂料可用于C5-1（严重腐蚀的工业区）C5-M 和（严重腐蚀的海洋环境）而常规防腐蚀涂料就难以胜任。一般重防腐涂料在海洋环境和化工大气下，至少可使用10年以上；而在酸、碱、盐及溶剂介质中，且有一定温度的条件下，通常也可使用5年以上，而常规防腐蚀涂料无法实现，在苛刻腐蚀环境下，常规防腐蚀涂料要花上2~3倍于重防腐涂料的成本费用才能应付。故重重防腐涂料因苛刻环境而生，为重大设施履行其重要使命。重防腐涂料的应用领域如前所述，重防腐涂料主要用于腐蚀问题突出的苛刻环境和不便于短期维修的工业部门，大致分为5个方面：（1）新兴的海洋工程：如海上设施、海岸及海湾构造物、海上石油钻井平台等，这正是我国今后“十二五”规划所迫切需求的。（2）现代交通运输：如高速公路护栏、桥梁、船舶、集装箱、火车及铁道设施、大飞机、汽车、机场设施等，这也是我国“十二五”规划所迫切需求的。（3）能源工程：如水利设备、水缸、气缸、石油精制设备、石油贮存设备（如油管、油缸等）、煤矿、输变电设备等，特别是新能源，如水电、风电、太阳能和核电等，这也是我国“十二五” 规划所迫切需求的。

所以高氯化聚乙烯防腐材料在未来的期间具有广泛的发展空间，会成为以后防腐材料的主流涂料之一。

六、参考文献

[1] 李国莱,张慰盛,管从胜.重防腐涂料[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2] 姜美荣.浅谈高性能高氯化聚乙烯防腐涂料的特性[J].中国涂料,2004(7):39-41.

[3] 曹京宜,付大海,尹建平等.改性高氯乙烯防锈涂料的研制[C].特种涂料(涂层)技术研讨会论文集,中国石化协会,2004:91-94.