第四章 高分子耐腐蚀材料.docx
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第四章高分子耐腐蚀材料
第四章高分子耐腐蚀材料
一、耐腐蚀材料的基本概念
物体如金属、混凝土、木材等受周围环境介质的化学作用或电化学作用而破坏坏的现象称为腐蚀。
耐腐蚀材料(anticorrosionmaterial),能耐各种酸、碱、盐类和有侵蚀性气体腐蚀作用的材料的统称。
使用于建筑、汽车、船舶等领域的防腐蚀工程及容器、管道的防腐蚀衬里施工。
耐腐蚀材料根据其耐腐蚀程度划分等级。
各国有多种定级的方法。
从使用角度一般划分为三级:
(1)耐蚀级。
材料经腐蚀作用后,其基本物理力学性能不变或变化很小,可以保证工程使用。
(2)尚耐蚀级。
材料经腐蚀作用后,其物理力学性能有不同程度的下降,但尚能满足工程使用要求。
(3)不耐蚀级。
材料经腐蚀作用后,物理力学性能变化很大,不能满足工程使用要求。
耐腐蚀材料用于建筑物和构筑物的防腐保护,根据腐蚀条件可采用三种不同方式:
(1)作单一防腐蚀保护层。
(2)作复合防腐蚀保护层。
(3)整体结构防腐。
二、耐腐蚀衬里材料
耐腐蚀衬里材料,即敷设在经受腐蚀介质侵蚀的容器、设备及管道的表面上以构成防腐保护层的耐腐蚀材料。
常用的有耐腐蚀橡胶衬里、块材衬里、塑料衬里和玻璃钢衬里材料。
在电力、石油化工、冶金、核电、煤炭、矿山、建筑、制药等行业,耐蚀型管道、阀门和泵衬里材料有着广泛的应用,尤其在输送含灰渣颗粒的腐蚀性液体及颗粒废液混合物流体等腐蚀与磨损共存工况下运行的各种管道,需求量特别大,对其耐磨耐蚀性能提出了新的要求。
1、塑料衬里
塑料具有优良的防腐蚀性能及较好的机械性能,是最重要的防腐蚀材料种类,能广泛运用于管道、阀门、泵等腐蚀件衬里。
如图1所示。
图1(a)阀门塑料衬里(b)泵塑料衬里
(1)氟塑料衬里
聚四氟乙烯(PTFE)塑料
具有优异的耐高、低温性,长期使用温度为-100℃~250℃,优异的耐腐蚀性,能耐各种酸、碱、盐和有机溶剂、强氧化剂等,是解决氢氟酸,高温稀硫酸,各种有机酸,盐酸加有机溶剂等老大难腐蚀问题的理想材料。
由于PTFE材料价格昂贵,强度低于钢铁,故一般将其做成衬里,外靠金属壳体保护与增强,构成一个整体。
这样,衬里层既可耐蚀、耐高低温,外壳又能耐压,有足够的强度和刚度,可以降低整体成本。
PTFE衬里防腐产品除了在化工、石化、炼油、制药、冶金等领域已得到广泛的应用外,在电子电器方面也经常使用。
目前,这些产品有衬里管道、管配件、塔、釜、容器、泵和阀等。
聚四氟乙烯内衬管与钢外壳的装配,主要有“松衬法”与“粘结法”两种,“松衬法”国外也有三种工艺。
第一种工艺,是将聚四氟乙烯管外径加工成比钢外壳内径稍小些,聚四氟乙烯管插入钢管后,再在钢管外面滚压,使其直径变小,让聚四氟乙烯内衬管与钢管内壁贴紧。
第二种工艺,是将聚四氟乙烯管外径做得比钢外壳稍大一点,先将聚四氟乙烯管加热拉伸使其直径变小,然后插入钢管内,让其自然松驰变形,直径重新变大与钢管内壁紧贴。
第三种工艺,是将聚四氟乙烯管外径加工成比钢管内径稍小一点,插入钢管后,再在管内加压,使聚四氟乙烯管直径扩大与钢管内壁紧贴。
以上三种工艺,最终都可达到聚四氟乙烯内衬与钢管内壁紧贴。
多年来的实践证明,第三种工艺既简便,又行之有效,所以世界各国基本上都采用它。
“粘结法”衬装,必须将聚四氟乙烯管外表面用钠的无水氨溶液或钠-萘络合物处理后,用粘结剂与钢管内壁粘合。
聚偏氟乙烯
是一种结晶型的高聚物,熔点较低;机械强度高,耐磨、耐切割、耐高温、耐腐蚀、电性能良好(特点是介电常数高)。
还具有优异的耐候性、抗紫外线、抗辐射性能和加工性能;同时,具有加工温度低,熔融流动好,可做成管、板、棒、薄膜和纤维和全塑阀门。
乙烯-四氟乙烯共聚物
是最强韧的氟塑料,在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时,它的耐辐射和机械性能有很大程度的改善,拉伸强度可达到50MPa,接近聚四氟乙烯的2倍。
更主要的是其加工性能得以大大提高,特别是它和金属表面的附着力表现突出,使氟塑料和钢壳的紧衬工艺真正得以实现,即氟塑料聚四氟乙烯0旋转内衬生产工艺,ETFE旋转加工产品有很好的市场前景。
ETFE还应用在电子电器制造行业中风管喷涂。
聚全氟乙丙烯
具有优良的耐腐蚀性介质,其衬里阀门是为石油、化工、染化、农药等行业中各种强腐蚀介质的启闭控制而研制的。
聚全氟乙丙烯衬里阀门,壳体铸件采用熔模精铸,外观光洁,强度提高。
与腐蚀介质接触处采用衬里或外包和外表金属的多种结合,故产品在各种酸、碱、盐类强腐蚀性介质中能完好工作。
(2)改性聚丙烯衬里
聚丙烯是由丙烯单体聚合而得的热塑性高聚物,具有优良的抗冲击性、耐化学药品性、电绝缘性及加工性等性能,自1957年工业化以来由于原料来源丰富、价格便宜、产品性能优良,发展相当迅速,已成为通用树脂中发展最快的品种。
近年来,通过填充、共混、接技等手段,赋予普通聚丙烯优良的物理机械性能、耐热性、尺寸稳定性、加工性等,使改性后的PP树脂能够跻身于其他工程材料的行列,以达到替代或部分替代工程材料使用。
改性聚丙烯是一种结晶型高聚物,在150-160℃下还能保持其形状不变,推荐的工作温度为110-120℃。
没有外力时允许使用到150℃。
它的最大优点是在聚氯乙烯不能使用的温度(80-120℃)仍可作为耐腐蚀材料使用。
聚丙烯焊缝及母材,在极性较强的介质(水、98%正丁醇、36%乙酸、30%硫酸、30%NaOH、30%Na2SO4及饱和NaCl)中有良好的耐蚀性能,但不耐非极性溶剂(如苯)和强氧化性(如98%H2SO4、50%HNO3)介质。
改性聚丙烯衬里还有良好的耐磨性、耐冲击性、耐热性(可在120℃长期使用)、质轻、价格低廉(价格仅为不锈钢的1/6)等特点。
用改性PP衬里,可大量节约不锈钢材料,减少设备投资,降低产品成本,提高设备的可靠性和使用寿命。
改性PP作衬里可以节约大量不锈钢材料。
又使设备安全可靠.但由于人们受多年形成的传统习惯的影响,尚未认识到这样做的优越性,不敢放心大胆地加以推广应用。
另外,由于PP的化学钝性和非极性,使它成为难以粘贴的塑料之一。
为了改善PP与钢壳的粘接性能,可以对PP的表面进行处理,而更具实际意义的是先把PP和其它材料(如用玻璃纤维、合成橡胶等)作为过渡层,层压为复合板,再把过渡层的一面紧贴于钢壳上。
这样,就解决了PP衬里难于粘接的缺点。
这些都有待于进一步研究开发。
2、橡胶衬里
橡胶防腐衬里是耐化学腐蚀性、柔韧性、弹性和阻尼减震性良好的橡胶部件,广泛用作化工、石油、能源、轻工、冶金和环保等设备和容器的防腐衬里。
橡胶衬里胶料具有可塑性和贴合粘着性,硫化胶具有高度化学稳定性和低渗透性,用橡胶制成的衬里具有在各种介质中(每括高温下的浓磷酸和浓硫酸),都有很高的化学稳定性。
橡胶衬里还有良好的耐磨性、耐冲击性、减轻重橄、减小噪音、简化设备、价格低廉等特点,橡胶衬里防腐可以大大提高设备的可靠性和使用寿命。
由于橡胶衬里具有耐磨性和耐冲击性,可以防止矿石、煤炭、焦炭、碎石、砂子和磨蚀性浆料等对设备的磨损。
因此,橡胶衬里广泛用于腐蚀性和磨蚀性浆料的泵类零件矿业用球磨机、管磨机、粉碎设备、料车和料斗等机械设备;输送磨蚀性材料的管道,喷砂机等。
图2阀门橡胶衬里
衬里用天然橡胶、合成橡胶均可。
我国目前用于化工防腐衬里的主要是天然橡胶。
(1)天然橡胶和二烯烃类合成胶混合使用
天然橡胶中配以适量的二烯烃类合成橡胶,再调节硫磺的用量,可制备成硬质胶、半硬质胶、软质胶。
①硬质胶
硬质胶配方中硫磺用30-50份。
促使生胶中大部分双键交联形成硬质胶。
硬质胶衬里具有极强的化学稳定性。
例如,在88-95℃的潮湿的氯气介质中,天然橡胶、异戊橡胶或丁苯橡胶的软质硫化胶经25天后便遭到破坏,而它们的硬质胶却能使用数年。
硬质胶在酸、碱、盐的溶液中都很稳定,在脂肪烃和环烷烃内不溶胀。
硬质胶衬里的透气性低。
可防止腐蚀性气体和易挥发物(如潮湿的氯气、二氧化硫气体)对设备的侵蚀。
此外,硬质胶具有高度耐候性,与金属粘接良好,由于具备上述性质,所以至今仍是化工设备可靠的保护方法,应用十分广泛。
但是,硬质胶也有不足之处,如硬质胶的玻璃化温度在零度以上,因而对碰撞、冲击和振动敏感;硬质胶和金属的线胀系数不同,温度过低时,橡胶失去弹性;温度变化会导致应力集中,拉裂橡胶层,使粘着的完整性遭到破坏。
因此,硬质胶不能用于保护在振动和冲击下使用的设备,也不能用放温度波动明显或0℃以下使用的设备;硬质胶的长期使用温度为0-65℃,温度过高,会影响衬胶与金属粘接强度。
实际生产中,约一半左右的设备使用温度在70-80℃,其衬里使用寿命达5年以上,若使用温度在85-95℃,则使用寿命仅2-3年。
不饱和度高的橡胶都可制造硬质胶,为得到充分的粘接性,主要使用天然橡胶,其次是异戊橡胶。
为改善某些特性,可将天然橡胶与其它橡胶或聚合材料并用。
硫化体系除硫磺外,另加3-4份硫化促进剂。
硬质胶料的主要填充剂是陶土、滑石粉、石墨和硬质胶粉。
为便于加工,改善配合剂分散性,提高粘着性,需加适量增塑剂。
②半硬质胶
配方中添加10-30份硫磺,可制备出半硬质胶,其性能介于软质胶和硬质胶之间。
半硬质胶衬里适用于温度变化不十分剧烈和无严重磨蚀的场合,长期使用温度为-25-75℃。
③软质胶
软质胶衬里适用于温度变化大和受冲击振动的场合。
软质的天然胶衬里,具有优异的耐磨性能,常用于防护稀的酸、碱、盐和具有磨损性的矿浆(砂子、碎石和泥土)对设备的侵蚀。
使用的温度范围为-25-75℃。
软质胶配方中硫磺用量为2-4份。
④复合结构
复合结构有两层复合及三层复合,通常使用的是两层复合结构衬里。
两层结构一般是2mm厚的底层及2mm厚的面层组成。
硬质胶底层-软质胶面层或半硬质胶底层-软质胶面层的复合结构,适用于受冲击摩擦、温差变化较大的设备衬胶用。
硬质胶底层-半硬质胶面层的复合衬里,可用在贮槽、槽车、反应釜、计量槽、泵、离心机、排风扇等。
软-硬-软三层复合结构防腐橡胶衬里由三层不同功能的胶板复合而成。
与钢体牢固粘合在一起的内层软质胶,硬度低、伸长率大,能适应钢体因环境温度变化所造成的热胀冷缩,可承受较大的变形,克服硬质胶直接贴在钢板上经常发生的脆性开裂现象。
中间层采用硬质胶,本身有着优异的防渗透、耐介质性,而且采用独特的伸缩式搭接方法,温度变化时,硬质胶板可在衬里胶内呈板块移动,外层软质胶,具有耐磨耗、耐冲击的特性,可以承受外界刚性碰撞,保护硬质胶层免受机械损伤。
各层通过硫化,形成一个完备的整体,具有粘接牢固、防渗透、耐腐蚀、耐磨损、抗温变等多种功能。
这种衬里适用于各种贮存和管道,如磷酸设施、电解电镀槽、选矿洗琳槽,酸洗槽等。
(2)氯丁橡胶及氯磺化聚乙烯
氯丁橡胶衬里的特点是耐磨性好,对油、热和机械作用有足够的稳定性,比天然橡胶具有更高的抗氧化性。
可用于硫酸、磷酸、冰醋酸贮槽的衬里,以及防止设备受到机械磨损和二氧化硫等气体的腐蚀的衬里。
氯磺化聚乙烯衬里,强度高、耐磨、耐热、耐老化性能优于其它橡胶,有良好的耐酸、碱性能,高温下对氧化介质(如40%铬酸和硝酸,50%双氧水等)比较稳定。
氯磺化聚乙烯衬里可以保护漂白塔、氯化槽、次氯酸盐的槽车和贮罐等。
允许使用温度为120℃。
由于化学稳定的氯磺化聚乙烯胶料,需采用有毒的一氧化铅作硫化剂,使它的应用受到限制。
(3)丁基橡胶及乙丙橡胶
丁基橡胶对化学药品具有优异的稳定性,耐酸及耐氧化性能大大超过天然橡胶;强度较高,耐磨性、耐臭氧性和耐候性好,对蒸汽稳定性高,透气率极低,耐热性可高达140℃,在100℃氧化介质中(50%过硫酸铵、30%三氧化铬、10%硝酸等)具有稳定性。
丁基橡胶衬里应用于保护管道和烟道,可防止130-150℃腐蚀性气体的侵蚀。
氯化丁基橡胶比普通丁基橡胶硫化速度快,与金属的粘接性能有所提高,可与其它橡胶共混,而耐热性略有下降。
氯化丁基橡胶衬里可用在磷酸、过磷酸、次氯酸盐的生产设备中,及混有硫酸和氢氟酸的工厂管道与设备中,也可用于防止船用设备的腐蚀。
乙丙橡胶热稳定性好。
在100℃下对稀铬酸、50%硫酸、磷酸、氟硅酸以及任何碱液都呈很高的稳定性,在高温条件下,对腐蚀性矿浆的耐磨性很好。
乙丙橡胶衬里,可用来保护化肥厂的大型设备,为改善橡胶的粘接性能,可在乙丙橡胶中并用部分氯丁橡胶或氯化丁基橡胶(并用比80:
20)。
(4)其它橡胶
腐蚀性介质为石油产品时,要采用丁腈橡胶衬里。
丁腈橡胶对油、苯和磨损都稳定,适于用来保护浮选筛、泵和管道。
丁腈橡胶可与聚氯乙烯并用。
氟橡胶虽有很优良的耐腐蚀性和耐温性,由于价格高,加工困难,极少使用。
三、防腐蚀涂料
人们利用钢铁及其合金、刨、镁、锌等的特性建设了今日的文明。
所以保护钢铁等金属,使存在于不稳定态的金属正常发挥功效,阻缓它转化为化合态(锈蚀),延长物体的浸闲寿命,是防腐蚀工作的一项重要任务。
防腐蚀的作用不仅局限于节约钢铁等金属材料本身。
人们往往将钢铁加工成桥梁、钻井平台、导弹巡洋舰、潜水艇、石油化工设备、轿车、空凋机,其价值远远超过所用钢材数十倍。
一旦这些设施、产品腐蚀报废,就会造成巨大的经济损失,还会影响生产,严重的会造成人身安全事故。
为了减少腐蚀的损失,人们采取了许多措施,但迄今仍以有机涂层为最有效、最经济应用最普遍。
1、防腐蚀涂料特性
⑴、能在苛刻条件下使用,并具有长效防腐寿命,重防腐涂料在化工大气和海洋环境里,一般可使用10年或15年以上,即使在酸、碱、盐和溶剂介质里,并在一定温度条件下,也能使用5年以上。
⑵、厚膜化是重防腐涂料的重要标志。
一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100μm或150μm左右,而重防腐涂料干膜厚度则在200μm或300μm以上,还有500μm~1000μm,甚至高达2000μm。
根据美国NACE标准[PR-01-76(1983)修正版ItenNo.53105对ZS-711涂层进行抗腐蚀性能评定,结果,顺利通过了4000h盐雾试验和4000h湿热试验的考验。
涂层具有卓越的耐候性,抗老化、抗辐射、耐磨、耐冲击、耐高温(400℃~600℃)、低温(-60℃),导电性稳定;其电阻率可满足防静电要求,又能保证涂层的长寿命。
⑶、附着力强:
涂层与基体结合力强,涂料组成物中含有羟基(-OH),金属基体提供正离子,能形成化学键结合,在涂料中的偶联剂帮助下,甚至实现共价链的结合。
在空间网状结构维系下,涂料组合物中含有的金属、金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体,帮助涂层形成一个致密的界面过渡层,使其综合热力学性质与基体相匹配。
⑷、高效方便:
施工简便,真正实现无机涂料的常温自固化,当环境温度20℃,相对湿度小于85%时,表干15min,实干2h,可保证高效率施工,可实现优异的抗盐雾,耐老化。
涂层具有自我修补性,外力造成的局部划痕仍可受到保护,涂层不受切割及焊接损伤,带涂层焊接不影响焊接质量。
⑸、使用方法灵活:
无机聚合物防腐涂料即可单独使用也可作为防腐低层涂层与有机漆配套使用,单层的无机聚合物防腐涂料作为底漆时可与环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡胶系、沥青系等面漆配套使用,附着力强。
2、防腐蚀涂料的作用
防腐蚀涂料除了有一般涂料共性之外,还应具有对腐蚀介质的良好稳定性;具有良好的抗渗性;优良的电绝缘性。
由于防腐蚀涂料具有上述特性,所以它不仅仅是机械地把腐蚀介质和金属表面隔离分开起到保护作用,而且还由于成膜物的性质,以及所使用的颜料、填料、各种助剂等多方面的因素,使防腐涂料具有物理和电化学的保护作用。
(1)屏蔽作用:
防腐涂料是一种高分子溶液或分散液,通过一定的涂装方法,涂在物体表面,经过干燥或固化形成涂膜,从而防止外界的腐蚀性介质接触涂膜下的金属表面,避免了金属的腐蚀。
从电化学的角度考虑,屏蔽性良好,渗透性差的涂膜,使腐蚀电池难以形成,电极反应难以进行,起到了保护作用。
(2)缓蚀、钝化作用:
防腐涂料中除含有成膜物之外,还根据需要加入各种颜料,如加入碱性颜料,当水份或酸性物质通过涂膜进行渗透时,碱性颜料便将这些物质中和,使涂膜和金属界面保持微碱,使金属钝化,从而显示出防蚀作用,有的颜料还能与成膜物中的脂肪酸反应生成金属皂起缓蚀剂作用。
如加入可溶性颜料(铬酸锌等铬酸盐类颜料),这些颜料与水份接触,就有铬酸根离子溶解出来,以它的强氧化作用使金属表面钝化,从而起到防腐蚀作用。
(3)电化学作用:
在防腐蚀涂料中如含有大量金属锌粉时,则形成一个由锌粉和底材钢板组成的微电池,在电化学上锌是比钢铁更活泼的金属,所以电流就从锌向钢铁流动,含锌涂层成为阳极,钢铁成为阴极,从而保护了钢铁不受腐蚀。
3、防腐蚀涂料种类
(1)酚醛树脂防腐蚀涂料
酚醛树脂防腐蚀涂料是由酚和醛的缩聚产物酚醛树脂加上溶剂、颜料、填料、助剂等加工而成的溶剂型涂料,由于它具有原料易得,价格低廉、制造工艺简单,防腐蚀性能较好等特点,所以它是防腐蚀涂料中较好的和用量较大的品种。
酚醛树脂是由有一个碳原子的次甲基(—CH2)把刚性的酚核联接而构成的,带有大量的极性酚羟基。
因此分子链的内旋转很困难,分子的柔顺性很差,刚性较大,硬而脆是其特点。
它依靠分子上的羟甲基进一步反应固化,可以转变成网状的立体结构,其结构可表示如下:
这种网状立体结构的大分子是由C—C键构成的,对于各种化学介质的作用较为稳定,由于结构致密,涂层结构的气孔少,透气性小,涂膜的屏蔽隔离作用很好,所以酚醛涂料的防腐蚀性能较好,特点是其耐酸性尤为特出,对于各种中等浓度的无机酸均很稳定,并耐各种盐溶液和有机溶液的侵蚀。
但是在它的分子结构中因有大量酚羟基,易于和碱反应,生成酚盐,所以耐碱性较差,甚至在碱性盐溶液中也不稳定。
酚醛防腐涂料的涂膜,硬而脆,内聚力较大,故对金属附着力不好,因此底层最好使用其他底漆或与其他树脂混合使用效果较好。
(2)环氧防腐涂料
环氧防腐涂料是由以环氧树脂为成膜物质加上一定量颜料、填料、助剂、溶剂等配制而成的涂料。
因环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用下缩聚而成的高聚物,其含有极性高而不易水解的脂肪羟基和醚键,故涂膜耐化学性好。
又因为其结构是刚性的苯环和柔性的烃链交替排列,因而涂膜的物理机械性能也较好。
当然由于极性基团存在使漆膜会有一定的亲水性,但如果配方合适,由于链结构的隔离作用,也能得到耐水性良好的涂膜。
在环氧防腐涂料中,应用最广泛的是胺类或其衍生物固化的环氧防腐涂料或沥青环氧防腐涂料。
无溶剂环氧防腐涂料近年来已有应用,粉末涂料虽然对施工要求严,因其利用率高和施工效率高近年发展颇为迅速。
水乳化环氧防腐涂料目前正在开发研制中,它是很有发展前途的。
1)胺固化环氧防腐涂料
该类涂料是利用氨基和环氧基质应进行交联固定。
常用的胺是脂肪族多元胺如乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、己二胺等。
乙二胺挥发性大,因而施工中会产生较多的有害气体,但由于价格低廉,故目前还仍有采用。
在使用时当量环应考虑到挥发损失,应适当增加乙二胺用量。
一般活性氢原子当氧树脂配用量的乙二胺。
其他胺类挥发性较小,用量不宜过多,按当量计一般过量。
胺固化环氧防腐涂料附着力好,耐化学品性能好,尤以耐碱为突出,并耐醇类和烃类溶剂。
2)聚酰胺固化环氧防腐涂料
聚酰胺的分子量较前述的脂肪胺大,挥发性小,对皮肤刺激也小,毒性也小,因而用它固化的环氧防腐蚀涂料则施工毒性低,但由于聚酰胺反应活性小,所以固化慢,施工期较长。
该类防腐蚀涂料涂膜柔韧,抗冲击性、耐水性、耐潮性及对金属的湿润性均较好,可应用于表面潮湿或带锈的金属表面涂装,但耐酸、耐碱性较胺固化的涂料稍差。
3)环氧沥青防腐涂料
该类涂料既具有环氧树脂较好的附着力、机械强度、耐溶剂性,又具有煤焦沥青较好的耐酸、耐碱、耐水性,是一种优良的防腐蚀涂料品种,可应用于化工设备和道管内壁,地下管线外壁,水利工程设施等方面。
4)无溶剂环氧防腐涂料
该类涂料与传统的溶剂型涂料相比,具有节约溶剂,安全不易燃烧、毒性小、施工效率高等等优点,但涂刷性较差,涂层附着力有所下降,故应用于防腐蚀施工时,最好能以溶剂型涂料打底。
该涂料主要用于水下及潮湿表面涂装,不仅有防腐蚀作用,还有堵缝,防渗作用。
5)环氧酚醛防腐涂料
环氧酚醛防腐涂料是利用环氧树脂的环氧基在高温下能与酚醛树脂的酚烯基和羟甲基交联,并生成网状立体结构的涂层,在常温下可制成稳定的单组份涂料。
该涂料既具有环氧良好的附着力、强韧性、耐碱性,又具有酚醛良好的耐酸性、耐热性,故其是一种较好的防腐蚀涂料。
6)粉末环氧防腐涂料
粉末涂料是近几年内才发展起来的品种,由于其具有涂料利用率高、毒性小、施工效率高,一次涂刷单道厚度大,涂层致密等优点,故近年来发展颇为迅速,产量连年上升,广泛应用于轻工、家电、机电等产品防腐蚀。
但由于要采用静电喷涂或流化床施工,又需高温固化,因而仅限于中小工件、设备的成批涂装。
(3)乙烯树脂防腐涂料
乙烯树脂防腐蚀涂料主要是指以氯乙烯、醋酸乙烯、乙烯、丙烯等单体制成的树脂为成膜物,添加溶剂、颜料、填料等加工而成的涂料。
其中过氯乙烯涂料已大量生产和应用,氯醋共聚树脂或氯乙烯与偏氯乙烯共聚树脂也有一定量应用,还有氯化聚乙烯和氯化聚丙烯具有较好溶解性能,化工部涂料研究所做了大量研究工作,是一个值得开发、推广的品种。
(1)过氯乙烯防腐涂料
过氯乙烯是由聚氯乙烯再度氯化而得的产品,其结构式如下:
该树脂外观为白色或淡黄色颗粒状,能溶于芳烃和酮、酯的混合溶剂。
由于结构饱和而侧基较小,故配成涂料后能形成致密的耐化学药品的涂膜。
但对光、热稳定性差,长期,对金属附着力也稍差,必须通过配套使使用不宜超过用,如在底层涂料中添加醇酸树脂,可增加附着力。
由于该涂料原料来源丰富、耐腐蚀性较好,故在防止化工大气腐蚀方面获得大量应用。
过氯乙烯防腐涂层能耐多种化学药品,其耐化学腐蚀性能列表如下:
(2)氯醋共聚树脂防腐涂料
聚氯乙烯树脂由于烃链上只有小而分离的氯侧基,故化学稳定性高,结构致密,但溶解性差,附着力低,不宜单独作为涂料的成膜物,当氯乙烯与醋酸乙烯共聚后,因引入了醋酸酯基而改进了溶解性,同时起到了内增塑作用,但也相应降低了化学稳定性。
一般用来作为涂料成膜物的共聚树脂中含醋酸乙烯,使其能适当提高溶解性,而不显著降低化学稳定性。
将此树脂部分皂化,则可因羟基的存在而改进附着力。
以氯乙烯和少量醋酸乙烯、顺丁烯二酸配制得的三元共聚物为成膜物制取的防腐涂料在国外特别是前苏联应用较为广泛,国内尚只有少量应用。
(3)氯乙烯、偏氯乙烯防腐涂料
氯乙烯与偏氯乙烯按一定比例共聚(一般为60:
40)所得树脂具有一定结晶性和良好的溶解度,用该共聚树脂加一定量颜料、填料、溶剂可配制成耐化学气体的防腐涂料,该涂料除有类似乙烯树脂的化学稳定性外,还有较好的气密性、抗渗透性、柔韧性和附着力。
(4)聚氨酯防腐涂料
聚氨酯是由多异氰酸酯为多羟基化合物聚合而得的树脂。
多异氰酸酯有芳香族和脂肪族两大类,由于芳香族价廉易得,反应活性又大,故在防腐蚀涂料中大多采用芳香族异氰酸酯。
由于氨基甲酸酯链节有较高极性又有化学隋性以及异氰酸酯高度活性,使有充分手段可按需要调整结构,故用聚氨酯为成膜物质配制而成的防腐蚀涂料具有优良耐化学腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、坚韧性、附着力等特性。
(5)呋喃树脂防腐蚀材料
呋喃树脂肪腐蚀涂料是由呋喃树脂加溶剂、填料、颜料配制而成的。
在它们的成膜物分子结构中都会有呋喃环,故该涂料的成膜机理是在高温或固化剂的作用下,由呋喃环的不饱和双链彼此互相交联成膜。
以糠醇树脂涂料为例,一般认为先是呋喃环的双键打开,然后分子相互连接形成网状结构,如下式所示:
这种都是由—CH2—连接起来的紧密网状结构的涂层具有硬度大、屏蔽性好、透气性小、耐化学性好等特点,所以该类涂料具有十分优良的耐腐蚀性,对各种非氧化性无机酸、电解质溶液、各种有机溶剂都有一定抵抗力,尤其它不象酚醛类涂料含有酚羟基,故耐碱也很突出,甚至超过环氧树脂,试验结果表明糠醇树脂肪腐涂料的涂层在20%H2SO4,18%HCl,40%
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- 第四章 高分子耐腐蚀材料 第四 高分子 腐蚀 材料