改性氯醚树脂涂料的研制

1 引言
重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言,能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有比常规防腐涂料保护期更长的一类防腐涂料。目前重防腐涂料主要有以下几个品种:有机氟涂料、环氧防腐涂料、含氯的防腐涂料、聚氨酯涂料等。含氯聚合物是指在其成分中含大量氯的树脂,具有优良的防腐蚀性能,目前我国应用最为广泛的含氯聚合物是氯化橡胶,但其应用却受到溶解性、混溶性及环保方面的限制,而某些树脂(如丙烯酸树脂)虽然与其他组分有足够的溶解性和混溶性,但缺乏足够的抗化学腐蚀性。氯醚树脂是75%氯乙烯和25%乙烯基异丁基醚的共聚物,此树脂基本上解决了其他含氯聚合物树脂的缺点,它不含可皂化的酯键,并具有结合十分稳定的氯原子,使涂料具有优良的耐水、耐化学品腐蚀的性能;分子结构中含有醚键,使其具有优良的内增塑性能,与各种基材均能良好地附着。该树脂制成的涂料避免了普通氯化高聚物涂料需引入增塑剂引起的长久散失而使涂膜变脆现象,耐久性得到提高。本文通过对氯醚树脂加以改性,制得了附着力佳,耐水、耐化学腐蚀、耐大气老化等性能优良的底、面重防腐涂料,该涂料可广泛应用于石油化工企业的输油(气)管道、储罐和桥梁等户外钢结构防腐蚀保护。

2 试验部分
氯醚树脂涂料生产工艺流程见图1;氯醚树脂涂料参考配方见表1;性能检测结果见表2。



3 结果与讨论
3.1 防锈颜填料的选择
由于氯醚树脂不含反应性的基团,基本可以与各种颜填料混合,根据不同的需要选择不同的颜填料和不同的颜填料体积浓度。通过多次试验,在底漆配方中选用氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、硅铬酸铅等具有较好防锈能力的颜填料,以提高漆膜的复合增效防锈能力;中涂漆选用云母氧化铁、云母粉、铝粉等片状颜料,可减少水蒸气渗透及抵挡部分紫外光对漆膜的破坏;面漆选用金红石型钛白粉、炉法炭黑、永固紫等化学稳定性较好的颜料,以此来达到良好的附着力、优良的耐候性、抗腐蚀性和保光保色性。
3.2 助剂的选择
增塑剂:虽然氯醚树脂本身的结构中含有较多的异丁基醚,有较强的内增塑性,但由于颜填料的加入,仅靠内增塑作用是不够的,需要加入外增塑剂,正确选用增塑剂对于改变涂膜的性能有非常重要的作用。增塑剂种类很多,例如氯化石蜡、邻苯二甲酸酯、丙烯酸酯、尿素类增塑剂等,可根据具体的技术要求选用最适当的增塑剂。对增塑剂的要求是增塑效果明显并能够接近氯醚树脂的要求。因此以氯化石蜡作为增塑剂最为合适,它除了具备上述的要求外,还具有良好的颜料润湿性和分散性,与其他涂料的树脂混容性好以及优良的耐化学品性能。氯化石蜡的用量恰当时,具有优良的附着力和耐冲击性,过量的氯化石蜡会使涂膜的硬度下降,热塑性不利,并且会使涂膜产生橘皮、开裂和沾污。在本试验中氯化石蜡的添加量为1%~ 3%。
防沉剂:常用的防沉剂包括有机膨润土和气相二氧化硅等,它们都是触变助剂,可增加涂料的黏度,提高涂料的稳定性,防止颜料沉淀。试验证明这2 种助剂的防沉效果相当,考虑价格因素,本试验选用有机膨润土作防沉剂。
流平剂:为了提高涂料的装饰性、保护性、施工性和贮存稳定性,涂膜的表面状态至关重要。而涂膜的流平性不好会造成涂膜表面不平整,产生橘皮等弊病。在本试验中加入总量0.1% ~ 0.5%的EFKA-3777 流平剂,可获得比较满意的施工效果。
消泡剂:氯醚树脂涂料黏度大、表干快,如果抑泡消泡不好,施工中会产生大量的气泡。气泡往往会给涂膜留下缩孔、针眼等弊病,不仅影响涂膜外观,而且造成涂膜保护功能下降。通过试验,在氯醚树脂涂料中加入总量0.1% ~ 0.5%的EFKA-2020 消泡剂,可获得比较满意的施工效果。
热稳定剂:通常情况下,氯醚树脂本身具有足够的抗氯解稳定性,在配方中不需要加稳定剂,若氯醚树脂涂料的涂层需要长时间持续地暴露在高于70 ℃的环境中,必须在配方中加入热稳定剂,如低分子环氧树脂、有机锡稳定剂等。
3.3 溶剂的选择
溶剂对树脂的溶解性至关重要。氯醚树脂不溶于脂肪烃和醇类溶剂,能溶于芳香烃、氯化烃、酯类及酮类溶剂。常用的溶剂有二甲苯、醋酸丁酯、高沸点芳烃溶剂等,最常用的是二甲苯。
3.4 改性树脂的选择
纯氯醚树脂涂料虽然具有优良的防腐性、耐水性、耐候性及涂膜快干性,但其单独形成的涂膜丰满度较差。氯醚树脂与醇酸树脂、硬树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂均有很好的混容性。醇酸树脂经氧化作用可以改善氯醚树脂的热塑性,从而提高涂料的耐沾污性;加入硬树脂可以提高固体含量和光泽;与丙烯酸树脂拼用能增加硬度和光泽。本试验选用自制的SX362 树脂与氯醚树脂适量拼用,制得了丰满度良好的涂膜。
3.5 氯醚树脂涂料与其他含氯聚合物涂料的比较
氯醚树脂涂料同氯化橡胶、高氯化聚乙烯一样都易溶于芳烃、酯类及酮类溶剂中,使用方便,可制成高固体分产品,具有一次成膜厚的特点。该涂料可以和多种漆配套,如环氧云铁中涂漆、丙烯酸聚氨酯面漆、高氯化底(面)漆等。氯醚树脂涂料与其他几种含氯聚合物涂料的性能比较见表3。

4 结语
在氯化烯烃树脂生产过程中大量使用的氯代烃溶剂是四氯化碳,其排放对臭氧层有破坏作用,残留在树脂中的溶剂对人体有致癌作用。我国对全球作出逐步淘汰消耗臭氧层物质生产和消费的承诺,逐步停止和限制在氯化橡胶生产中使用四氯化碳。由于氯醚树脂含有共聚的氯乙烯醚键,可以保证在铝、锌、镀锌钢等底材表面上的良好附着,这是其他氯化烯烃树脂涂料所不能比的。氯醚树脂涂料在很多方面优于氯化橡胶涂料,在有些方面又与其相似,所以以氯醚树脂涂料代替氯化橡胶涂料是最好的选择,也是必然趋势。

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