环氧玻璃鳞片重防腐涂料

环氧玻璃鳞片重防腐涂料

文建国 (东莞理工学院科技开发公司,511700)许求鑫 (上海玻璃厂,200000)

摘 要:以环氧树脂作为成膜物,玻璃鳞片作为骨料,配用各种助剂,研制成厚浆型环氧玻璃鳞片重防腐涂料,适用于苛刻环境的防腐。介绍了该涂料的配方、生产工艺、性能指标和施工方法。

关键词:环氧树脂;玻璃鳞片;重防腐涂料

GLASS FLAKE EPOXY HEAVY -DUTY C ORROSION PROTEC TION C OATINGS

WEN Jianguo,XU Qiuxin

Abstract:A high build g lass flake epox y heavy-duty corrosion pr otection coatings,based on epox y resin as film-former and glass flake as filler,mixed with various additiv es,has been pr epar ed,w hich is applied for corr osion protection in severe con -ditions T he for mulation,production technolo gy,properties,specificat ion and applicatio n methods were giv en

Key Words:epoxy resin;glass flake;heav y-duty cor rosion protection coatings

1 前 言

玻璃鳞片重防腐涂料是以耐蚀性树脂为主要成膜物,薄片状的玻璃鳞片为骨料,配以各种添加剂组成的厚浆型涂料。自1957年美国欧文斯-康宁(Ow ens-Corning)玻璃纤维公司发表玻璃鳞片涂料制造的第一个专利以来,该项技术已在海洋钻井平台、大型海轮、油田及炼油厂输油管道、大型河闸、跨海大桥等得到广泛应用。我国玻璃鳞片涂料的研究起步较晚,无论从玻璃鳞片制造工艺、涂料性能、生产成本,还是涂料配套体系等方面与发达国家均存在较大差距,这是玻璃鳞片涂料至今未能在我国得到较好推广应用的原因。我们研制成环氧玻璃鳞片重防腐涂料,本文对此进行介绍。

2 玻璃鳞片涂料的特点

2 1 优良的抗渗透性

无机玻璃鳞片的抗渗透性比有机高分子树脂优良得多。当腐蚀性介质向复合涂层渗透时,必然受到一层层玻璃鳞片的阻碍(见图1),这样大大地延长了介质的渗透时间,相当于增加了涂层的厚度。通过比较环氧玻璃鳞片涂料、环氧玻璃钢、环氧树脂浇铸体的水蒸汽渗透性数据,发现各自的渗透系数呈如下关

系:环氧玻璃鳞片涂料<环氧玻璃钢<环氧树脂浇铸体。这表明加入玻璃鳞片后,使涂层的抗渗透性显著

提高。

图1 玻璃鳞片涂层防腐蚀示意图

2 2 耐化学腐蚀性

玻璃鳞片涂层能耐各种浓度的无机酸、碱、石油溶剂、各类盐和水的侵蚀。选择了常见的几种腐蚀性介质,在常温下进行浸泡试验和盐雾试验:

酸类:10%H Cl 、20%HCl 、10%H 2SO 4、20%H 2SO 4。

碱类:10%NaOH 、20%NaOH 、30%NaOH 、浓氨水、饱和Na 2CO 3。

有机溶剂:乙醇、丁醇、二甲苯、汽油。

玻璃鳞片涂层在以上各介质中的浸泡时间均超过1000h,涂层完好、无明显变化。

参照船检标准[1994]第296号,玻璃鳞片涂层的盐雾试验超过3000h,涂层表面微变暗,无腐蚀。2 3 良好的物理机械性能

由于环氧树脂本身结构中含有羟基等极性基团,所以树脂与钢铁、木材、水泥等材料均具有良好的附着力。同时由于大量玻璃鳞片的存在,大大降低了涂

工艺 设备

层的收缩应力和膨胀系数,使涂层的抗龟裂、抗温差骤变性得到改善,且涂层的硬度、耐磨性显著提高。

一般的环氧涂料都用平均分子量为900左右的环氧树脂,它的附着力和耐水性较好,但其耐化学品性较差。考虑到腐蚀介质对涂层的苛刻要求,采用高分子量与低分子量的环氧树脂混合使用,使分子量分布变宽,可改善涂层的物理机械性能。

玻璃鳞片涂料的物理机械性能测试结果见表1。

表1 玻璃鳞片涂料的物理机械性能测试结果 检验项目测试结果 检验项目测试结果抗拉强度/kg cm -2

210

耐热性120 ,8h 剪切强度/kg cm -298耐磨性/mg 32 5粘接强度/kg cm -

2230水蒸汽透过率1 6 10-5

铅笔硬度6H /g cm -2

h -1

摆杆硬度

0 6

固化收缩率/%

0 08

3 实验部分

3 1 玻璃鳞片的选择与表面处理

我国目前尚未有正规的玻璃鳞片生产厂,按照涂料的要求,

选用第四代 硼硅酸盐 玻璃鳞片,其厚度为2~5 m 。玻璃鳞片片径的选择是否合适,不仅影响涂层的性能,而且影响涂料的施工性能。图1表明涂层的水蒸汽透过率随玻璃鳞片片径的增大而降低,即玻璃鳞片径厚比越大,涂层耐水性越好。其中D 位置是玻璃鳞片胶泥经抹涂法施工,B 、C 点为玻璃鳞片涂料经喷涂法施工而成。兼顾施工及涂层的防腐性和装饰性,选择的玻璃鳞片片径为60目。

图1 玻璃鳞片片径大小与水蒸汽透过率的关系

在配方设计中,玻璃鳞片用量应有一个最佳范围(5%~40%)。我们在此范围内采用水蒸汽透过率测试法确定玻璃鳞片的用量,见图2。由图2看出,随着玻璃鳞片用量的增加,涂层的抗渗性提高,但达到某一用量后,其用量再增加,抗渗性反而有所下降。这不同

于某些文献所报道的涂层的抗渗透性与玻璃鳞片用量呈直线关系。原因是过量的鳞片会造成涂层中鳞片的无序堆积,使涂层内部形成空隙、气孔等缺陷,影响涂层的致密性。若玻璃鳞片用量不足,鳞片之间难以形成搭桥、重叠排列,则涂料的抗渗性会降低。

图2 玻璃鳞片用量与水蒸汽透过率的关系

玻璃鳞片是一种高极性的物质,在制造过程中表面易被污染。为了改善高分子树脂对玻璃鳞片的浸润性,使用前应对鳞片表面进行处理:先将玻璃鳞片在70 ,5%的NaOH 溶液中浸泡30min,清水洗至pH 7~8。然后于室温下,在10%~20%

钛酸酯偶联剂的溶剂汽油溶液中浸泡30m in,过滤后90 烘干待用。

3 2 成膜材料及辅助材料的选择

玻璃鳞片具有惰性、无毒、耐热、耐酸碱介质和无磁性等特性。因此,涂料的耐腐蚀性决定于所选树脂的性能。玻璃鳞片涂料用的树脂主要是热固性树脂,如:乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂等,通过对玻璃鳞片涂料的剖析,我们选用具有较好物理性能的环氧树脂作成膜物,并配以颜填料及其他助剂。在配方设计中,尽量不含或少含挥发性溶剂,以免挥发性溶剂在涂层固化过程中由于玻璃鳞片的阻挡难以挥发,由此产生各种涂层缺陷。3 3 玻璃鳞片涂料的配制3 3 1 配 方

组 分环氧树脂玻璃鳞片触变剂质量份40~6015~251~5组 分颜填料助剂固化剂质量份

5~15

0 5~3

8~12

3 3 2 生产工艺

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