环氧玻璃鳞片长效防腐涂料的制备

环氧玻璃鳞片长效防腐涂料的制备

李 明1 张海宽1 刘兰轩2 张迎平2
(1. 海军驻葫芦岛431 厂军事代表室,辽宁葫芦岛 125004 ;2. 武汉材料保护研究所,430030)

0 引言
腐蚀极大地缩短了钢铁等设备的使用寿命,造成了大量的人力、财力浪费,如大型电站因设备腐蚀而停产维修造成的直接和间接经济损失是十分惊人的;化工设备的腐蚀导致设备事故频繁,使用寿命降低,造成的损失也很大。因此,开发性能优异的防腐蚀涂料,以减少或延缓设备的腐蚀,延长其使用寿命是十分必要的。玻璃鳞片涂料是以细小的片状玻璃作防腐填料,以高分子树脂和固化剂为黏合剂配制成的一种高性能防腐涂料。它广泛地用于冶金、化工、石油、海洋等系统的设备和建筑物的防腐工程中。玻璃鳞片把涂层分割成许多小的空间而大大降低了涂层的收缩应力和膨胀系数;且玻璃鳞片在涂层内与基体呈多层平行排列,使介质扩散渗透的路线变得弯弯曲曲,延长了介质渗透扩散至基材的时间,从而延长了基材的使用寿命[1-4]。玻璃鳞片涂料由于抗渗透性优良,耐蚀性好,使用寿命长而得到了广泛的重视和应用,主要有不饱和聚酯系、环氧系、环氧沥青系等种类的玻璃鳞片涂料,如美国的Flakeline 系列、Carboglas 系列,英国的lntergard 系列、lntershield 系列,日本的EV-70 系列等均为性能优良的涂料品种[5]。其在化工反应设备,污水处理装置,原油贮存设施,桥梁,船舶及各种海洋平台,混凝土表面等部位得到了广泛应用,效果良好。本文以环氧树脂为基料树脂,聚酰胺为固化剂,并添加合适的玻璃鳞片和助剂,制备了性能优异的环氧玻璃鳞片防腐涂料。

1 环氧玻璃鳞片防腐涂料的研制
1.1 玻璃鳞片用量的选择
玻璃鳞片在涂层中的含量直接影响涂层单位厚度内玻璃鳞片重叠的层数,因而影响腐蚀介质的渗透率。玻璃鳞片含量对涂层防腐蚀性的影响见表1。
表1 玻璃鳞片含量对涂层防腐蚀性的影响

由表1 可见:涂膜中的玻璃鳞片含量直接影响涂层对基材的遮盖力和屏蔽性。环氧树脂中加入玻璃鳞片后,涂料的防腐蚀性显著提高,添加玻璃鳞片的作用十分明显。随着玻璃鳞片含量的增加,涂层防腐性能提高,但随之涂料黏度也急剧增大,玻璃鳞片含量达到40% 以上时,涂料施工性能变差,涂膜中易产生针孔、气泡,涂层的防腐性降低。考虑到涂料防腐性和施工性两方面的因素,玻璃鳞片含量在20%~30% 为宜。涂层表面及截面的SEM(扫描电镜照片)图分别见图1、2。

由图1 和图2 可见:环氧玻璃鳞片涂料固化后,涂层中的玻璃鳞片呈层状分布,可有效阻止腐蚀介本文以环氧树脂为基料树脂,聚酰胺为固化剂,并添加合适的玻璃鳞片和助剂,制备了性能优异的
环氧玻璃鳞片防腐涂料。
1.2 玻璃鳞片的处理
玻璃鳞片主要成分为SiO2,分子结构中含有大量Si—OH 基团,具有很强的亲水性,因此它和树脂的黏附性较差,如采用未处理的玻璃鳞片制备环氧涂料,两相之间润湿性差,则两相界面之间空隙较大,涂层屏蔽水蒸气和腐蚀介质的效果差,容易成为腐蚀介质的渗透捷径,从而降低涂膜的抗渗性和耐蚀性[6-7]。所以,必须对玻璃鳞片进行处理,常用的处理剂为硅烷处理剂,如KH-550、KH-560 等。
表2 表面处理剂的种类对涂层屏蔽性能的影响

注:测试方法:SY/T 0319—1998《钢制储罐液体环氧涂料内防腐层》,附录A。
表2 结果表明:采用3# 处理剂时,涂膜的抗渗效果最佳。3# 处理剂是一种复合处理剂,它增加了玻璃鳞片的漂浮性和表面亲和性。

1.3 环氧玻璃鳞片涂料配方及性能
环氧玻璃鳞片涂料的基本配方如表3 所示。
表3 环氧玻璃鳞片涂料的基本配方

按表3 中所示配方制备环氧玻璃鳞片防腐涂料并进行性能测试,得到如表4 所示结果。
表4 环氧玻璃鳞片防腐涂料的性能指标

由表4 可见:研制的环氧玻璃鳞片防腐涂料具有优异的耐腐蚀性,可用于恶劣腐蚀环境下的长效防腐。

2 结语
(1) 研制了一种环氧玻璃鳞片防腐涂料,性能测试结果表明:该涂料的耐腐蚀性优异,可用于恶劣腐蚀环境下的长效防腐;
(2) 玻璃鳞片用量在20%~30% 为最佳,且应用前需要对其进行偶联剂表面处理,使其与环氧树脂很好地相容,提高涂层的屏蔽防护效果;
(3) 通过对涂层表面和截面的SEM 分析,表明玻璃鳞片在涂层中呈片状分布,可有效阻止腐蚀介质的侵入。

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