GFT—1高性能防腐蚀涂料的研制及在地坪中的应用

 

中国航天科工集团第三十一研究所

1 GFT—1高性能防腐蚀涂料的配方设计
GFT—1高性能防腐蚀涂料在配方设计上遵循当今国际上涂料工业发展的“四E”原则,即经济(Economy)、效率(Efficiency)、生态(Ecology)、能源(Energy)的原则,并将环氧重防腐蚀涂料和无溶剂涂料的配方原理融合于设计之中,严格筛选基料、固化剂、稀释剂、颜料、填料及各种助剂,通过大量试验,最终研制而成 ,同时且充分体现了环氧重防腐蚀涂料和无溶剂涂料的性能特点。
1.1 基料
双酚A环氧树脂分子中含有许多羟基和醚键,使其在潮湿状态对混凝土等多种底材仍有很强的附着力,而且固化时体积收缩率低,抗化学品性能良好,因此被普遍用作地坪涂料用树脂。为了获得良好的流动性,以便于施工,选用了低分子量的液体环氧树脂,如美国壳牌828、E-51、E-44。通过综合比较,E-51具有较好的性能价格比。
1.2 活性稀释剂
使用液体环氧树脂仍难以满足施工的要求,因此需加入适量低分子、低粘度、能参与交联固化的活性稀释剂。单官能度环氧丙烷丁基醚稀释能力强,价格相对便宜,但会使环氧树脂的交联密度下降,从而导致漆膜的耐热性能、硬度、耐蚀能力下降。因此采用双官能度活性稀释剂或与单官能度的活性稀释剂复配,可使环氧固化体系热形变较小,明显改善漆膜柔韧性和抗冲击性能。
1.3 增韧剂
低粘度的环氧树脂固化物柔韧性及耐热冲击能力较差。为此,常常向树脂——固化体系中加增韧剂,不仅能改善固化物抗冲击强度及耐热冲击能力,而且能提高涂层的剥离强度,减少固化时的反应热及收缩性。
用于环氧树脂增韧的原料主要有:聚酰胺树脂、聚硫橡胶、环氧化聚丁二烯树脂、丁腈橡胶以及不饱和聚脂树脂等。最近几年兴起的二甲苯型不饱和聚脂树脂的分子结构中含有较多的苯环结构,降低了酯基密度,因而提高了树脂的耐蚀性。在无溶剂环氧涂料中加入这类树脂不仅能够改善涂层的柔韧性及粘接性能,提高抗冲击能力,而且不会因此降低漆膜的耐蚀能力。
1.4 鳞片填料
鳞片填料能屏蔽水、氧、离子等腐蚀因子的透过,切断漆膜中的毛细孔。互相平行交迭的鳞片在漆膜中起到迷宫效应,延长腐蚀因子渗入漆膜的途径,提高涂层的防腐能力。因此,鳞片填料对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能起到了关键作用。而且鳞片填料还能降低涂层的收缩应力,避免涂层的开裂、脱落。
GFT—1高性能防腐蚀涂料采用的是来源广泛、价格便宜的矿物质鳞片,该鳞片具有优良的绝缘性、弹性和韧性,径厚比大、热膨胀系数小,在各种化学腐蚀介质中完全惰性,抗紫外线辐射。
鳞片石墨具有良好的耐高温、耐磨、导电、导热、润滑及可塑性能,化学稳定性好,与酸、碱等药剂不易起作用,是最惰性的材料之一。通过加入一定量的鳞片石墨,不仅可以增加涂层的抗渗性能和耐蚀性能。而且可以提高涂层的耐磨、耐温性能。
1.5 助剂
厚浆型无溶剂环氧鳞片涂料粘度大,颜填料含量高,易沉降,且对底材润湿不好,不易流平,因此必须加入润湿分散剂,以防止颜料沉淀、浮色、发花,提高涂料贮存稳定性,并降低涂料表面张力,促进流平。
鳞片涂料在生产和施工过程中,容易产生气泡且不易逸出,为了获得良好的外观,避免产生针孔、气泡等缺陷,应加入消泡剂。
GFT—1高性能防腐蚀涂料属厚浆型涂料,由于一次涂刷形成的涂层较厚,往往会由于涂料的滑动而导致涂层在固化前出现严重的流挂,因此,必须添加适量的触变剂,以改善涂料的沉降和涂层的流挂。触变剂的加入量必须恰倒好处,这样既能在低粘度时予以适当流平,但流动时间又不过长而避免产生流挂。通过实验,我们采用约2%的气相二氧化硅等复合触变剂。
矿物质鳞片与树脂的粘接能力较弱。因此,腐蚀因子可能在鳞片和树脂的界面上渗透、迁移。所以,必须采用偶联剂处理,才能在树脂和鳞片之间形成化学键或氢键结合,以增加附着力,达到屏蔽和抑制腐蚀因子迁移的目的。
1.6 颜料、填料
颜料在涂料中起着着色和遮盖的作用,应用于重腐蚀环境下的地坪涂料的颜料必须在各种腐蚀介质中有优良的耐蚀性能,如钛白粉、色素碳黑、氧化铁红、氧化铬绿等无机颜料。
填料的选用对涂层最终的性能影响极大,加入一定量的超细滑石粉能增加漆膜的硬度,吸收伸缩应力,使漆膜免于发生裂缝和空隙,添加不同粒度的石英粉能充填空隙,使地坪结构致密,并大大改善漆膜的耐磨性能以及抗冲击性。
1.7 固化剂
无溶剂环氧涂料系双组分涂料,要求所用固化剂的粘度较低,适用期长,与漆料成膜后的涂层具有足够的强度和韧性,密实性好,并有较强的粘结力,由此使涂层具有长期抵抗外界机械磨损和化学腐蚀的良好性能。因此,固化剂及交联固化效果是决定涂层性能的关键。国内的593和美国卡德莱特的NX-2040、NX-2003等可符合以上要求。
2 GFT—1高性能防腐蚀涂料耐蚀性能及物理机械性能
2.1耐蚀性能
腐蚀介质 浓度 评定 腐蚀介质 浓度 评定
硫酸 30% 尚耐 氨水 饱和 耐
盐酸 15% 耐 氯化钠 饱和 耐
硝酸 10% 尚耐 水 耐
磷酸 不耐 酒精 耐
丙酮 不耐 原油 耐
海水 耐 柴油 耐
氢氧化钠 饱和 耐 机油 耐
尿素 饱和 耐 汽油 耐
注:耐 —常温下在介质中浸泡一年以上漆膜无变化;
尚耐 —常温下在介质中浸泡三个月以上漆膜无变化。
2.2物理机械性能
项目 指标 测试标准
漆膜颜色及外观 色泽均匀,平整光滑 Q/FTSFG001-2000
固体含量(%) ≥92 Q/FTSFG001-2000
表干h(20℃) ≤3 GB1728-92
实干h(20℃) ≤24 GB1728-92
柔韧性(mm) 1 GB1731-93
附着力(级) 1 GB1720-79
冲击强度(J) 4.9 GB1732-93
硬度(H) ≥3 GB6739-96
耐磨性(500g,1000转) ≤40mg GB1768-79
耐热性(200℃,10H) 漆膜不起泡,不脱落,表面变色 GB/T1735-95
耐冻融性,-20~200℃,循环10次 漆膜不起泡,不剥落,无裂纹,无粉化 GB/T9268-88
3. GFT—1高性能防腐蚀涂料在防腐地坪工程中的应用
GFT—1高性能防腐蚀涂料已在电镀车间、制药厂、实验室等十几家不同行业的地坪工程中得到了应用,并取得了良好的效果。GFT—1高性能防腐蚀涂料并已入选了由“中国化工勘察设计协会”下达、由“中国寰球化学工程公司”主编的国家行业标准《树脂整体地面图集》。
3.1 GFT—1高性能防腐蚀涂料在防腐地坪工程中的施工规范
3.1.1防腐地坪涂层的结构设计
根据GFT—1高性能防腐蚀涂料的厚浆型、无溶剂、鳞片结构的特点,涂层采用底、中、面合一的结构。根据腐蚀强度、磨耗强度等的不同,设计两种不同厚度的涂层。具体结构见下表:
应用环境 涂层结构
强腐蚀、高磨损、重载荷 底涂2道(厚0.2 mm)中涂2道(厚0.8 mm)面涂2道(厚0.4 mm)
弱腐蚀、低磨损、轻载荷 底涂2道(厚0.2 mm)中涂1道(厚0.2 mm)面涂2道(厚0.2 mm)
3.1.2基层要求
1.混凝土必须坚实平整,无裂缝、无蜂窝麻面、无凸起、不起砂。
2.混凝土表面洁净干燥,无污渍、无油脂、表面以下20mm厚度层内含水率不大于6%。
3.基层的阴阳角做成圆角或斜面。
4.表面应具有一定的粗糙度。
5.基层面用平整度为2mm直尺检查,允许空隙≤4mm。
3.1.3施工操作要点
1.基层处理
将混凝土表面凸起部分打磨平整,使其干净无油,地面凹坑、裂缝、多孔处用腻子刮平。
2.涂刷
将GFT—1高性能防腐蚀涂料按比例配制后,按所设计涂层结构依次进行涂装,可采用刷涂、刮涂和喷涂施工,面涂施工最好采用高压无气喷涂,以便形成平整密实的涂层表面。
3.第一道底涂应在基层处理后8小时内施工,如在潮湿环境下,应尽快施工。
4.面层施工后,自然固化,养护十天后,可投入使用。
3.2 GFT—1高性能防腐蚀涂料应用实例
广州博罗新昌电镀厂车间由于电镀槽、管路的泄露、溢流、滴漏,地面经常受到电镀液的侵蚀,主要的腐蚀介质有硝酸、硫酸、盐酸、氰化钠和氢氧化钠,局部地面长期受到腐蚀介质浸泡,多处表面疏松脱落、凹凸不平,还有各种腐蚀斑渍,导致工作环境很差。
九九年该厂车间准备做树脂整体地坪,要求表面平整无缝,耐蚀性好、抗渗性强、表面强度高、耐磨防滑。由于GFT—1高性能防腐蚀涂能够长效防腐,并且涂层坚韧耐磨,所以完全可以适合该厂的要求。
针对该厂车间的情况,我们制定了如下的施工方案:
1.基层处理
a 将表面凸起、浮渣打磨平整,除去表面污渍和杂物,用GFT—1高性能防腐蚀涂料与425号水泥调制成腻子,将地面凹坑、裂缝、多孔部分用腻子刮平。使地面符合基层规范。
b 基层面用平整度用2mm直尺检查,允许空隙≤4mm。
2. 涂层结构及施工方法
底涂 2道(厚0.2 mm) 刷涂
中涂 2道(厚0.8 mm) 刷涂
面涂 2道(厚0.4 mm) 高压无气喷涂
3.涂层养护
面层施工后,自然固化,养护十天后,即投入了使用。
该车间地坪投入使用至今,部分地坪虽经长期腐蚀性介质浸泡,人员践踏,机械磨损,但仍完好无损。
4.结语
综上所述,GFT—1高性能防腐蚀涂料具备抗渗、防腐、坚韧耐磨损、高强度等多种优点,能耐酸、碱、盐、油、海水等多种腐蚀介质的长期侵蚀;该产品的固体含量在95%以上,减少了由于溶剂挥发造成的资源浪费和环境污染;廉价鳞片填料、无溶剂化、厚涂等技术的采用和底中面合一的结构设计,使该涂料在工业防护地坪应用中,实现了施工工艺简便、易修补、工程成本低的特点。因此,GFT—1高性能防腐蚀涂料是应用于恶劣的腐蚀环境中的工业防护地坪的一种经济可靠的新技术,有着广阔的发展前景。相信随着此项技术的推广,其经济效益和社会效益将会更加明显地呈现出来。

 

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