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
工艺 设备
3 4 玻璃鳞片涂料的施工
玻璃鳞片涂料粘度大(属厚浆型涂料),一道涂膜厚度可达0 2~2mm。

由于含大量玻璃鳞片,采用现有高压喷涂设备容易阻塞喷枪口,喷涂效果差,难以达到施工技术要求。

我们采用自行设计改制的喷枪(喷嘴改大至3mm),解决了这一问题。

参考文献
[1]邬润德,王淦鑫,蒋炳生 化工腐蚀与防护,1986,14(4):9~14.
[2]文建国,周世光,周家茵 化工时刊,1998,3(12):10~13.
[3]A M is z czyk H Szalinsks Progress in Organic Coatings,1995,25(4):
357~363.
[4]美国专利4443503(1984).
收稿日期:1998-12-20
作者地址:广东省东莞市
联系电话:(0769)2262246-8488
氨酯基改性HDI三聚体的制备
邱少君,甘孝贤 (西安近代化学研究所,710065)
摘 要:HDI和聚环氧丙烷(PPO)形成预聚体后,在催化剂作用下,制备氨酯基改性HDI三聚体。

研究了改性产物的 NCO含量和粘度与HDI和PPO用量的关系,并通过IR谱证实产物有较强的氢键作用。

关键词:HDI三聚体;氢键;固化剂;聚环氧丙烷
PREPARATION OF URETHANE MODIFIED HDI TRIMER
QIU Shaojun,GAN Xiaox ian
Abstract:A prepolymer w as prepared with HD I and polypropylene oxide(PP O),which is fur ther reacted,in the presence of catalyst,to for m urethane modified HD I trimer T he relation among the N CO content(w/w)and v iscosity of modified pro-duct wit h the lev els of HDI and P PO was studied IR spectrum of the pro duct shows a stro ng hydrogen bonding
Key Words:HD I trimer;hydrogen bonding;curing ag ent;polypr opylene ox ide
1 前 言
HDI异氰脲酸酯三聚体(简称H DI三聚体)固化剂具有 NCO质量分数高,粘度小,挥发性及毒性低等优点。

以HDI三聚体为组分的聚氨酯弹性涂料的硬度高,光洁度好[1],不易泛黄[2],耐溶剂[3],具有广阔的应用前景。

在合成HDI三聚体时发现[4],由于HDI活性低,需要选择高活性的催化剂;另外,季铵碱催化剂极性强,在H DI中溶解度低,容易聚集成块,附着在搅拌杆上和反应器内壁,造成催化剂部分失活,或使HDI 中催化剂的浓度局部过高,导致反应的均一性不好,产物中经常有凝胶块形成。

实验还发现,HDI中的杂质(如微量稳定剂酰氯)也影响自聚反应,反应的重现性较差。

为了解决上述问题,我们进行了氨酯基改性HDI 三聚体的合成工作。

2 实验部分2 1 原材料
HDI,工业品,重庆长风化工厂,使用前重蒸;聚环氧丙烷(PPO),金陵石化,Mn=1133,使用前真空脱水;催化剂,自制。

2 2 合成工艺
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管和氮气导管的四口瓶中,加入定量的PPO和HDI,升温至85~90 反应3h,取样测定反应体系 NCO含量,合格后降温至30 ,滴加催化剂,催化剂与反应物质量之比为3 10-3。

催化剂加完后继续搅拌2 5 h,然后升温至120 ,在真空度0 13kPa下减压1h,除去未反应的HDI单体,制得淡黄色透明液体。

2 3 测试方法与仪器
NCO含量:用二正丁胺法测定[5];
粘度:用DNJ-1型旋转粘度计于室温测定;
红外谱图:用Nicolet60SXR测定。

3 结果与讨论
3 1 改性三聚体的合成
过量HDI与PPO反应后,体系存在以 NCO基
工艺 设备。