高氯化聚乙烯防腐涂料在防腐领域中的应用

0 引 言
随着哥本哈根气候大会的召开, 全球限制温室气体排放的需求日趋加快。高氯化聚乙烯防腐涂料作为氯化橡胶涂料的替代产品, 其生产过程符合 蒙特利尔公约!的要求, 具有环保优势以及优异的性价比, 已经推广应用多年。其形成的漆膜致密性强, 可以很好地阻隔漆膜内外介质的交流。高氯化聚乙烯防腐涂料具有优良的防腐性和耐候性, 可以作为钢结构、各种混凝土结构的防腐蚀保护涂层, 近年来, 已经广泛应用于化工设备及管道、海洋、舰船、污水处理等设施的防腐, 显示出了优良的防护性能, 应用领域十分广阔。

1 高氯化聚乙烯防腐涂料的产品特性
1. 1 高氯化聚乙烯防腐涂料的性能特点
高氯化聚乙烯(H CPE) 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- C l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381M J /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[ 1] 。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( C l- , 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CC l4, 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60ºc )。

1. 2 高氯化聚乙烯防腐涂料配方
高氯化聚乙烯防腐涂料的配方见表1。
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H C l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HC l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。底漆的颜基比设计在1. 2~ 1.4 之间, 面漆的颜基比设计在0. 5~ 0. 8之间。

1.3 高氯化聚乙烯防腐涂料的性能指标
高氯化聚乙烯防腐涂料达到的性能指标见表2。
表2

注: 耐盐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾性、人工加速老化均采用配套涂层。

2 高氯化聚乙烯防腐涂料工程应用实例
2.1 高氯化聚乙烯防腐涂料的配套体系设计依据
ISO 12944《 钢结构防护涂料系统的防腐蚀保护标准》第五部分介绍了不同腐蚀环境、不同表面处理、不同防护年限的涂层配套体系。涂层保护体系的防腐年限分为L( 2~ 5 a) 、M( 5~ 15 a)、H ( 15 a以上) 。表3、表4列出了ISO 12944- 5附录A中相应腐蚀类型下的PVC类涂料的涂层体系。
表3 ISO 12944- 5附录A 中PVC类涂料的配套涂层体系

注: CR- 氯化橡胶; AY- 丙烯酸; PVC- 聚氯乙烯; EP- 环氧树脂; ES I-无机硅酸盐; PUR- 聚氨酯。PVC: 包含高氯化聚乙烯树脂(H CPE)、过氯乙烯树脂、氯醚树脂、偏氯乙烯共聚树脂、氯乙烯- 醋酸乙烯共聚树脂等。
表4  ISO 12944- 5附录A 中PVC类涂层体系在相应腐蚀环境下的预期耐久性

表3、表4表明: 按照ISO 12944- 5附录A中的要求, 在腐蚀环境类型为C2~ C5的条件下获得耐久性不同的涂装保护涂层, PVC类涂料应选择的配套方案, 这也作为HCPE 树脂涂料的配套涂层选择依据。

2.2 高氯化聚乙烯防腐漆工程应用实例
近10年来, 裕祥公司生产的高氯化聚乙烯防腐涂料系列产品在鞍山钢铁建设集团鲅鱼圈工程、中国石油天然气公司2 000万t乙烯工程、宝山钢铁股份有限公司湛江工程、本溪钢铁( 集团)公司工程、盘锦华锦炼油工程、广东韶关焦化厂、河南防腐工程等得到了大量的推广应用, 经过跟踪考察, 涂层达到了预期的防腐效果。自2006 年以来, 高氯化聚乙烯防腐涂料年产量均达千吨以上, 取得了显著的经济效益。

2.2.1 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8 a以上,所采用的配套方案见表5。
表5 宝山钢铁股份有限公司湛江工程涂装配套方案

2.2.2 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5 a以上, 具体的产品配套方案见表6。
表6 鞍山钢铁建设集团鲅鱼圈工程涂装配套方案一

( 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8 a以上, 具体配套方案见表7。
表7 鞍山钢铁建设集团鲅鱼圈工程涂装配套方案二

上述涂装工程经过近4 a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。

3 结 语
高氯化聚乙烯防腐涂料具有优良的耐酸耐碱性能和耐老化性, 良好的装饰性和不燃性, 施工性能好, 涂装综合成本相对低廉, 能满足化工、石油、船舶等设施及管道在低成本下的涂装防腐蚀需求, 产品具有很大的应用空间, 经济效益显著。

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