1 引言
腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失,據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的調(diào)查,每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的2% ~4% ,因此搞好腐蝕的防護(hù)工作具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。而涂料防腐既經(jīng)濟(jì),又方便,已成為多種防腐措施的首選。其中環(huán)氧涂料由于其獨(dú)特的性質(zhì),幾乎應(yīng)用于所有防腐領(lǐng)域。但是出于經(jīng)濟(jì)性和通用性的考慮,國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)的環(huán)氧防腐涂料選用的環(huán)氧樹脂幾乎都是相同的,所不同的就是固化劑的選用。環(huán)氧涂料的性能特點(diǎn)很大程度上取決于固化劑的性能特點(diǎn)。
2 國(guó)內(nèi)外環(huán)氧防腐涂料固化劑的現(xiàn)狀
常溫固化的環(huán)氧胺類固化劑主要有5種:脂肪胺、脂環(huán)胺、多醚胺、芳香胺和芳脂胺。由于各種因素的影響,國(guó)內(nèi)最初對(duì)環(huán)氧樹脂的研究熱情遠(yuǎn)高于固化劑,因此在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),國(guó)內(nèi)環(huán)氧固化劑只停留在脂肪胺及其改性產(chǎn)品上,如中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的T一31固化劑系脂肪胺與甲醛和苯酚經(jīng)曼尼斯反應(yīng)所得,最通用的聚酰胺則由脂肪胺與脂肪酸或其二聚體反應(yīng)生成。即使到現(xiàn)在,由于成本和意識(shí)兩方面的原因,T一31和聚酰胺這兩類固化劑仍然是眾多國(guó)內(nèi)防腐涂料廠家的首選。和國(guó)內(nèi)企業(yè)相比,歐美企業(yè)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)地走在了前面。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合,國(guó)外環(huán)氧防腐涂料固化劑的品種很多。一般的防腐底漆使用改性聚酰胺,而用于較高要求場(chǎng)合的高固體分涂料或無溶劑涂料則全部使用改性芳脂胺、改性脂環(huán)胺和多醚胺類固化劑。其中綜合性能優(yōu)異的改性芳脂胺固化劑成為首選。國(guó)內(nèi)外在環(huán)氧防腐涂料固化劑的選擇上存在如此巨大的差異,其根本原因在于對(duì)環(huán)氧防腐涂料的性能認(rèn)知上的分歧。當(dāng)國(guó)內(nèi)的部分用戶仍然停留在環(huán)氧防腐涂料只要能固化的認(rèn)知水平上時(shí),國(guó)外對(duì)環(huán)氧涂料的認(rèn)知水平已達(dá)到極為細(xì)微的水平上。一般而言,環(huán)氧防腐涂料至少達(dá)到如下要求。
(1)優(yōu)異的耐久性。整個(gè)涂層體系耐鹽霧、耐鹽水浸泡、耐濕熱、耐陰極保護(hù)、耐化學(xué)品等性能優(yōu)異,并具有良好的機(jī)械性能,不易損傷等。
(2)良好的施工性。噴(刷)涂性、抗流掛性、干燥性、可操作時(shí)間、重涂性良好。
(3)較長(zhǎng)時(shí)間的貯存穩(wěn)定性。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不結(jié)塊、不增黏、不沉底。
(4)對(duì)環(huán)境友好。不使用有害健康和污染環(huán)境的顏填料和溶劑,研發(fā)高固體分和無溶劑涂料。
固化劑的選用是否適當(dāng),對(duì)(1)、(2)、(4)點(diǎn)的影響幾乎是決定性的。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn),通過對(duì)聚酰胺的改性,可以將其中游離脂肪胺的含量降到可以忽略不計(jì)的水平,從而大幅度改善漆膜的外觀和重涂性,并同時(shí)提高漆膜的干燥速度,改善與液體環(huán)氧樹脂的混容性,顯著提高了漆膜的機(jī)械性能和防腐性能。這也就是越來越多的新興涂料企業(yè)逐步采用改性聚酰胺固化劑的根本原因。關(guān)于芳脂胺的防腐特性,筆者曾經(jīng)對(duì)本公司出品的幾種固化劑做過如下的對(duì)比試驗(yàn)。
試驗(yàn)樣品:D8180聚酰胺改性環(huán)氧固化劑;D8196芳脂胺改性環(huán)氧固化劑;D8166脂環(huán)胺改性環(huán)氧固化劑。
試驗(yàn)方法:取以上3種固化劑分別與環(huán)氧當(dāng)量為190的液體環(huán)氧樹脂按等當(dāng)量配比,適當(dāng)稀釋后噴在表面經(jīng)過噴砂處理的鋼板上,厚度控制在50 m左右。室溫干燥7 d后置于室外的天然曝曬架上,6個(gè)月后觀察表面狀況。
從表2可知,芳脂胺基本綜合了脂肪胺反應(yīng)速度快、無色、無毒等優(yōu)點(diǎn)和芳香胺與環(huán)氧混容性好的優(yōu)點(diǎn),而通過對(duì)芳脂胺的進(jìn)一步改性克服了其外觀易起油花的缺點(diǎn),就可以得到性能非常優(yōu)異的改性芳脂胺環(huán)氧防腐固化劑,與不同組合的環(huán)氧樹脂配合,可得到常規(guī)的環(huán)氧防腐涂料、高固體分防腐涂料和無溶劑環(huán)氧防腐涂料,廣泛應(yīng)用于各種長(zhǎng)效防腐體系,包括各種污水罐、油罐、化學(xué)品罐和船舶上的飲水艙、壓載艙、油艙、干貨艙等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
4 結(jié)語
出于經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品特性的考慮,T一31和聚酰胺在一定階段內(nèi)仍將作為各環(huán)氧防腐涂料工程師的基本選擇,但隨著我國(guó)環(huán)氧防腐涂料快速發(fā)展,改性聚酰胺固化劑和基于芳脂胺的改性環(huán)氧固化劑將得到越來越普遍的應(yīng)用。
腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失,據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的調(diào)查,每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的2% ~4% ,因此搞好腐蝕的防護(hù)工作具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。而涂料防腐既經(jīng)濟(jì),又方便,已成為多種防腐措施的首選。其中環(huán)氧涂料由于其獨(dú)特的性質(zhì),幾乎應(yīng)用于所有防腐領(lǐng)域。但是出于經(jīng)濟(jì)性和通用性的考慮,國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)的環(huán)氧防腐涂料選用的環(huán)氧樹脂幾乎都是相同的,所不同的就是固化劑的選用。環(huán)氧涂料的性能特點(diǎn)很大程度上取決于固化劑的性能特點(diǎn)。
2 國(guó)內(nèi)外環(huán)氧防腐涂料固化劑的現(xiàn)狀
常溫固化的環(huán)氧胺類固化劑主要有5種:脂肪胺、脂環(huán)胺、多醚胺、芳香胺和芳脂胺。由于各種因素的影響,國(guó)內(nèi)最初對(duì)環(huán)氧樹脂的研究熱情遠(yuǎn)高于固化劑,因此在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),國(guó)內(nèi)環(huán)氧固化劑只停留在脂肪胺及其改性產(chǎn)品上,如中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的T一31固化劑系脂肪胺與甲醛和苯酚經(jīng)曼尼斯反應(yīng)所得,最通用的聚酰胺則由脂肪胺與脂肪酸或其二聚體反應(yīng)生成。即使到現(xiàn)在,由于成本和意識(shí)兩方面的原因,T一31和聚酰胺這兩類固化劑仍然是眾多國(guó)內(nèi)防腐涂料廠家的首選。和國(guó)內(nèi)企業(yè)相比,歐美企業(yè)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)地走在了前面。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合,國(guó)外環(huán)氧防腐涂料固化劑的品種很多。一般的防腐底漆使用改性聚酰胺,而用于較高要求場(chǎng)合的高固體分涂料或無溶劑涂料則全部使用改性芳脂胺、改性脂環(huán)胺和多醚胺類固化劑。其中綜合性能優(yōu)異的改性芳脂胺固化劑成為首選。國(guó)內(nèi)外在環(huán)氧防腐涂料固化劑的選擇上存在如此巨大的差異,其根本原因在于對(duì)環(huán)氧防腐涂料的性能認(rèn)知上的分歧。當(dāng)國(guó)內(nèi)的部分用戶仍然停留在環(huán)氧防腐涂料只要能固化的認(rèn)知水平上時(shí),國(guó)外對(duì)環(huán)氧涂料的認(rèn)知水平已達(dá)到極為細(xì)微的水平上。一般而言,環(huán)氧防腐涂料至少達(dá)到如下要求。
(1)優(yōu)異的耐久性。整個(gè)涂層體系耐鹽霧、耐鹽水浸泡、耐濕熱、耐陰極保護(hù)、耐化學(xué)品等性能優(yōu)異,并具有良好的機(jī)械性能,不易損傷等。
(2)良好的施工性。噴(刷)涂性、抗流掛性、干燥性、可操作時(shí)間、重涂性良好。
(3)較長(zhǎng)時(shí)間的貯存穩(wěn)定性。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不結(jié)塊、不增黏、不沉底。
(4)對(duì)環(huán)境友好。不使用有害健康和污染環(huán)境的顏填料和溶劑,研發(fā)高固體分和無溶劑涂料。
固化劑的選用是否適當(dāng),對(duì)(1)、(2)、(4)點(diǎn)的影響幾乎是決定性的。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn),通過對(duì)聚酰胺的改性,可以將其中游離脂肪胺的含量降到可以忽略不計(jì)的水平,從而大幅度改善漆膜的外觀和重涂性,并同時(shí)提高漆膜的干燥速度,改善與液體環(huán)氧樹脂的混容性,顯著提高了漆膜的機(jī)械性能和防腐性能。這也就是越來越多的新興涂料企業(yè)逐步采用改性聚酰胺固化劑的根本原因。關(guān)于芳脂胺的防腐特性,筆者曾經(jīng)對(duì)本公司出品的幾種固化劑做過如下的對(duì)比試驗(yàn)。
試驗(yàn)樣品:D8180聚酰胺改性環(huán)氧固化劑;D8196芳脂胺改性環(huán)氧固化劑;D8166脂環(huán)胺改性環(huán)氧固化劑。
試驗(yàn)方法:取以上3種固化劑分別與環(huán)氧當(dāng)量為190的液體環(huán)氧樹脂按等當(dāng)量配比,適當(dāng)稀釋后噴在表面經(jīng)過噴砂處理的鋼板上,厚度控制在50 m左右。室溫干燥7 d后置于室外的天然曝曬架上,6個(gè)月后觀察表面狀況。
從表2可知,芳脂胺基本綜合了脂肪胺反應(yīng)速度快、無色、無毒等優(yōu)點(diǎn)和芳香胺與環(huán)氧混容性好的優(yōu)點(diǎn),而通過對(duì)芳脂胺的進(jìn)一步改性克服了其外觀易起油花的缺點(diǎn),就可以得到性能非常優(yōu)異的改性芳脂胺環(huán)氧防腐固化劑,與不同組合的環(huán)氧樹脂配合,可得到常規(guī)的環(huán)氧防腐涂料、高固體分防腐涂料和無溶劑環(huán)氧防腐涂料,廣泛應(yīng)用于各種長(zhǎng)效防腐體系,包括各種污水罐、油罐、化學(xué)品罐和船舶上的飲水艙、壓載艙、油艙、干貨艙等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
4 結(jié)語
出于經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品特性的考慮,T一31和聚酰胺在一定階段內(nèi)仍將作為各環(huán)氧防腐涂料工程師的基本選擇,但隨著我國(guó)環(huán)氧防腐涂料快速發(fā)展,改性聚酰胺固化劑和基于芳脂胺的改性環(huán)氧固化劑將得到越來越普遍的應(yīng)用。