綜合性能優(yōu)異的超級重防腐蝕涂料

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綜合性能優(yōu)異的超級重防腐蝕涂料
范東亮  陸士平  陳家麟 王天堂
（上海富晨化工有限公司 上海200233）
摘要：本文介紹了一種有綜合性能優(yōu)異的超級重防腐涂料，通過一些列材料性能檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該重防腐蝕涂料具備耐高溫（260℃），耐磨，高硬度，高韌性，低表面能（不吸附），可耐包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)溶劑在內(nèi)的數(shù)千種化學(xué)品侵蝕等優(yōu)異性能。
關(guān)鍵詞：耐溫 耐蝕 高韌性 涂料
       ChemLINE 784是美國先進(jìn)聚合物涂料公司(Advanced Polymer Coating LLC，簡稱APC公司)開發(fā)的專用于各種重防腐蝕領(lǐng)域的高度耐蝕、耐溫、耐磨，高韌性改性環(huán)氧基聚合物重防腐蝕涂料。該涂料源于一種為適應(yīng)軍工和航天工業(yè)的需要而開發(fā)的新型無機(jī)-有機(jī)聚合物，該新型無機(jī)-有機(jī)聚合物首先用于制造導(dǎo)彈、宇航飛船及各種武器部件。80年代后期轉(zhuǎn)為民用，商標(biāo)為Siloxirane，在美國電力、化工、運(yùn)輸、食品，軍工等各行業(yè)得以應(yīng)用，后經(jīng)過多年的不斷改進(jìn)，1998年在Siloxirane的聚合技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出性能更為卓越的ChemLINE 784。
   一、技術(shù)特色
     ChemLINE 784是由改性環(huán)氧基聚合物組成的一種極高交聯(lián)密度的防腐蝕材料，其分子結(jié)構(gòu)中具有28個(gè)可交聯(lián)官能團(tuán)，在固化過程中通過芳香型交聯(lián)劑作用，可結(jié)合轉(zhuǎn)變成784個(gè)交聯(lián)點(diǎn)。 其性能優(yōu)于1992年投放的5官能團(tuán)（25個(gè)交聯(lián)點(diǎn)）的Siloxirane、環(huán)氧樹脂、和2官能團(tuán)（4個(gè)交聯(lián)點(diǎn)）的乙烯基酯樹脂（見圖1）。


圖1 環(huán)氧、乙烯基酯樹脂和Chemline784固化后三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖
ChemLINE 784與一般的防腐蝕涂料比較：分子間以醚鍵（C—O—C）占主導(dǎo)地位，醚鍵是一種極強(qiáng)的化學(xué)鍵，具有極好的柔韌性和耐蝕性；與環(huán)氧樹脂相比ChemLINE 784不含有羥基；與乙烯基樹脂相比ChemLINE 784沒有酯鍵，因此能經(jīng)得起各種水解和酸性的侵蝕。  
二、性能特點(diǎn)
   2.1、極好的耐蝕性
2.1.1  委托意大利的里雅斯特防腐蝕服務(wù)公司做ChemLINE 784浸泡試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：試樣浸酸時(shí)間為14天，浸溶劑時(shí)間為22天。為測試涂層抗起泡腐蝕能力，試樣浸甲醇22天后加入淡水，結(jié)果如下 ：      
化學(xué)介質(zhì)    試驗(yàn)結(jié)果
    ChemLINE 784    高性能環(huán)氧涂料
（對比試樣）
98%硫酸    無軟化、溶脹、粉化現(xiàn)象，涂層表面輕微發(fā)粉紅    涂層在98%硫酸中浸泡幾天后開裂
37% 鹽酸    無軟化、溶脹、粉化現(xiàn)象。 涂層表面光滑，顏色變?yōu)閷毷t色。   
甲醇    無軟化、溶脹、粉化 現(xiàn)象. 涂層表面光滑. 浸甲醇后又用水浸泡一周無起泡現(xiàn)象。    甲醇/水浸泡后通常起泡。
二氯甲烷    無軟化、溶脹、粉化 現(xiàn)象。涂層表面光滑。    浸泡一周發(fā)生軟化、溶脹、剝離。
纖維素溶劑    無軟化、溶脹、粉化現(xiàn)象。涂層表面光滑。   
繼續(xù)上述實(shí)驗(yàn)9個(gè)月，實(shí)驗(yàn)結(jié)果無變化。

2.1.2 APC公司通過對ChemLINE 784多達(dá)5,000 種化學(xué)試劑測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明ChemLINE 784具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
下表是幾種防腐蝕材料的耐蝕性能比較，ChemLINE 784幾乎可耐各種腐蝕介質(zhì)，這是常用的其他幾種高度耐蝕材料所不能解決的。
介    質(zhì)    ChemLINE
784    酚醛環(huán)氧    乙烯基脂    不銹鋼
乙醛    A    L    N    A
醋酸    A    N    N    A
丙烯醛酸    A    N    __    A
丙烯酸    A    N    N    A
丙烯腈    A    N    N    A
過硫酸銨    A    A    A    L
重氮一苯    A    N    N    A
苯    A    A    N    A
苯甲酸    A    A    N    A
苯(甲)酰氯    A    N    N    N
苯甲基丙烯酸    A    N    N    A
重鉻酸鈉    A    N    A    A
溴    A    N    N    A
丁酸    A    N    __    A
丁醛    A    N    A    A
氫氧化鈣    A    A    A    A
次氯酸鈣    A    A    A    L
苛性鉀    A    N    N    A
石炭酸    A    N    N    A
介    質(zhì)    ChemLINE
784    酚醛環(huán)氧    乙烯基脂    不銹鋼
氯水    A    N    A    N
高氯酸    A    N    N    N
氯化丙酮    A    N    N    L
30%鉻酸    A    N    A    N
煤焦油    A    N    A    A
氨基乙醇    A    N    N    A
甲酚    A    N    __    A
二氯甲烷    A    N    N    A
二乙基甲酰胺    A    N    N    A
二乙胺    A    N    N    A
二乙基氯化物    A    N    N    L
二乙醚    A    N    N    A
二乙基醋酸    A    N    __    A
乙二胺四乙酸    A    N    A    A
乙醇胺    A    N    N    A
普卡因酸酐    A    N    __    A
丙烯酸乙酯    A    A    N    A
脂肪酸    A    A    A    A
片狀脂肪酸    A    A    A    A
介    質(zhì)    ChemLINE
784    酚醛環(huán)氧    乙烯基脂    不銹鋼
三氯化鐵    A    N    A    N
片狀硬脂酸    A    N    A    A
氟硼酸    A    N    __    A
甲醛    A    A    A    A
甲酰胺    A    N    _    N
10%甲酸    A    N     A    A
綠液    A    N    A    L
甘油    A    N    N     A
潤滑油    A    A    A    A
鯡魚油    A    A    A    A
六氫化苯醛    A    N    _    A
己二胺    A    N    _    A
肼    A    N    N     A
氫溴酸    A    N    A    N
鹽酸    A    N    A    N
10%氫氟酸    A    N    A    N
5%-20%氯化氫    A    N    _    N
35%過氧化氫    A    N    A    A
10%-30%硫化氫    A    N    A    A
5%-17%次氯酸鹽    A    N    A    N
醋酸    A    N    A    A
異丁醇    A    N    A    A
異丁酸    A    N    _    A
異丙胺    A    N    A    A
次氯酸鈉消毒水    A    N    A    N
乳酸.丙醇酸.    A    A    A    A
乳腈    A    N    _    A
樹脂    A    A    A    A
液化氨    A    N    N    A
瀝青油    A    N    A    A
亞磷酸    A    N    A    L
馬來酐    A    N    A    A
MCA    A    N    _    A
甲基丙烯腈    A    N    N    A
甲酰胺    A    N    _    A
甲醇.木醇    A    N    N    A
甲基乙基酮    A    L    N    A
甲叉二氯    A    N    N    N
一氯苯    A    N    N    N
萘    A    N    A    A
硝酸1-20%    A    N    A    A
硝基苯    A    A    N    A
氮肥    A    A    _    A
戊氨酸    A    N    N    A
正辛酸    A    A    _    A
正辛苯    A    N    N    N
發(fā)煙硫酸    A    N    N    A
棕櫚油脂肪酸    A    A    A    A
介    質(zhì)    ChemLINE
784    酚醛環(huán)氧    乙烯基脂    不銹鋼
四氯乙烯    A    N    N    A
高氯酸    A    N    N    N
苯酚    A    N    N    A
磷酸    A    N    A    N
鄰苯二甲酸酐    A    N    A    A
哌嗪    A    N    _    A
多乙烯多胺    A    N    _    A
氫氧化鉀    A    A    L    L
高錳酸鉀    A    A    A    L
丙酸    A    N     N      A
吡啶    A    N     N      A
橡膠填充油    A    A    A    A
朗姆酒    A    A    A    A
碳酸鈉    A    N    A    N
重鉻酸鈉    A    N    A    A
氫氧化鈉    A    A    A    L
次氯酸鈉    A    N    A    N
硫化鈉    A    A    N    N
氯化錫    A    A    A    N
硬脂酸    A    A    A    A
廢硫酸　    A    N     N      A
硫    A    N    N    A
硫酸1~70%    A    A    A    N
硫酸70~99%    A    N    N    L
亞硫酸    A    N    N    A
妥爾油    A    A    A    A
油酸    A    A    N    A
焦油酸    A    N    A    A
四氯乙酸    A    N    N    N
四氫糠醇    A    N    N    A
甲苯二（元）胺    A    N    N    A
甲苯    A    L    L    A
戊醛    A    N    _    A
礬油65    A    N    A    A
水楊酸    A    N    N    A
二甲酚    A    N    N    A
A=室溫使用好，L=有期限耐受，N=不耐


2.2耐溫度沖擊性能
    試驗(yàn)證明ChemLINE 784在204℃和0℃之間循環(huán)1000次，無任何開裂、分層、脫落等現(xiàn)象！實(shí)際應(yīng)用中每天承受-40℃到149℃的蒸氣一次，3年后，無任何開裂、分層、脫落等現(xiàn)象！
2.3高延伸率
    ChemLINE 784延伸率為11.3%，高于韌性較好的乙烯基酯樹脂，約為其2-3倍。
2.4高硬度
    ChemLINE 784巴氏硬度（ASTM D2583）為78-80，一般涂料或樹脂的巴氏硬度不超過50。
2.5優(yōu)良的耐磨性
ChemLINE 784泰伯磨損量（CS-17,1000g載荷,1000轉(zhuǎn)）(ASTM D4060-90) 為3.92mg。
下表是幾種常用的耐蝕材料的磨損試驗(yàn)結(jié)果：
磨損介質(zhì)條件    耐蝕材料    失效時(shí)間
溫度：82 ºC
壓力：0.69Mpa
速度：5.5-6.1米/秒
60%煙灰和煙塵    碳鋼    3周
    橡膠    4周
    環(huán)氧樹脂    2個(gè)月
    304不銹鋼    6個(gè)月
    聚氨酯    6個(gè)月
    ChemLINE 784    兩年內(nèi)磨耗16%
    陶瓷    兩年內(nèi)無磨耗
2.6優(yōu)異的耐候性
    耐紫外線（ASTMG53）為40年。
2.7優(yōu)異的抗?jié)B性
吸水率（30天，30℃）(ASTM D570)為 0.89%。
2.8力學(xué)性能
    彎曲試驗(yàn)（3/4”Diam.）（ASTM D522-88）————————————   270°
沖擊試驗(yàn)（ASTM D2794）———————————————      150  cm.kg
拉開法粘結(jié)強(qiáng)度（ASTM D4541，）—————————————— 19.3-21.3 Mpa
  
三、涂層設(shè)計(jì)及施工工藝
3.1涂層設(shè)計(jì)
  ChemLINE 784重防腐涂料適用環(huán)境廣泛，可用于鋼鐵，混凝土表面，其樹脂還可用于制作玻璃鋼，均能取得良好的防腐蝕效果。下表為推薦的涂層應(yīng)用方案：
涂覆基層    推薦干膜厚度
鋼材    300µm
混凝土    500µm
3.2 施工工藝
3.2.1施工環(huán)境要求：涂覆表面的溫度不能低于15℃，相對濕度必須在70%以下，并高于基層露點(diǎn)溫度3℃；表面應(yīng)沒有水滴以及明顯的泛水。施工的最佳溫度是20~25℃，在這個(gè)溫度下涂覆性能最好，溫度太高會縮短油漆在罐里的使用壽命。
3.2.2表面預(yù)處理：
鋼鐵基面：要求噴砂處理達(dá)Sa2.5級，粗糙度75~100微米。
混凝土面：噴砂是首選的簡易方法。然而如果是在混凝土容器中就會有過多的泥漿、碎塊、  松土等，那就還可以用粗砂紙對混凝土表面進(jìn)行打磨，然后用ChemLINE 784專用底漆進(jìn)行涂布打底。
3.2.3表面噴砂后檢驗(yàn)：表面處理后，所有部位均要吸塵，去除所有吸附在表面的粉塵和細(xì)小研磨顆粒。檢測表面粗糙度。
3.2.4調(diào)漆  將漆的兩組份按單位比例在容器中混合均勻:
3.2.5涂覆;  無氣噴涂。
3.2.6固化時(shí)間及溫度
在涂覆至設(shè)計(jì)要求厚度之后，就需要選擇下列之一的固化條件：
    在混凝土表面上涂敷，環(huán)境溫度25℃下： 24小時(shí)后可以走人； 3天后可以過車。
    在槽體、容器表面涂敷，使用強(qiáng)熱空氣固化。
3.2.7涂層質(zhì)量檢測：簡易檢測方法可用MEK（甲乙酮）擦試50次，鉛筆測試涂層表面硬度達(dá)到 9H。

四、ChemLINE 784工業(yè)應(yīng)用
ChemLINE 784系列重防腐涂料具有高度耐蝕、耐溫、耐磨，高韌性等優(yōu)異性能，使其在防腐蝕領(lǐng)域，特別是重防腐領(lǐng)域有著優(yōu)異的表現(xiàn)，能長期服役于苛刻的腐蝕環(huán)境中，自1987年其前身Siloxirane應(yīng)用于電廠煙囪防蝕以來，在美國、歐洲各地大量應(yīng)用，已有近二十年成功經(jīng)驗(yàn)，已取得成功應(yīng)用的領(lǐng)域有：
電力工業(yè)    FGD系統(tǒng)、煙囪、煙道
造紙和紙漿工業(yè)    浸煮器、脫色槽、漂白系統(tǒng)等
污水處理    槽體，凈化器，冷凝器，中和器，混凝土內(nèi)襯等
運(yùn)輸業(yè)    鐵路液體儲罐、移動(dòng)儲罐、ISO 罐、公路液體儲罐
海運(yùn)業(yè)    化學(xué)品專用遠(yuǎn)洋貨輪
化工行業(yè)    槽體，容器，廢物處理，設(shè)備內(nèi)襯，化工車間地坪等
食品、醫(yī)藥行業(yè)    儲罐、地坪
軍事工業(yè)    地坪、船舶防銹漆
鋼結(jié)構(gòu)    酸洗槽，酸儲罐，廢酸中和裝置等
高技術(shù)領(lǐng)域    無塵室，潔凈地坪等
典型案例：
工業(yè)洗滌塔：
澳大利亞新南威爾士波特蘭冶煉集團(tuán)公司的兩個(gè)巨型洗滌塔，用堿溶液冷卻洗滌熔煉過程中產(chǎn)生的廢氣（含有HF、SO2、SO3、濃縮有機(jī)氣體和NO2）,溫度100~250 ºC，隨洗滌過程進(jìn)行，不同濃度的硝酸、氫氟酸和硫酸不斷增加，存留于洗滌塔底部。該公司選用多種材料，經(jīng)18個(gè)月測試，僅有基于Siloxirane的涂料（后發(fā)展為ChemLINE 784系列)被選中，用于洗滌塔內(nèi)外防腐保護(hù)，內(nèi)部涂層厚度400µm。使用1年多后，經(jīng)檢測涂膜完好如新。
中和塔：
汽巴精化中和塔，用堿中和鹽酸和磷酸，溫度<100 ºC，選用ChemLINE 784系列涂料保護(hù)，經(jīng)多年使用證明該材料性能優(yōu)異。
煙囪煙道：
1989年，美國ELKRAFT 電力系統(tǒng)公司裝機(jī)容量698 MW火力發(fā)電廠采用濕法脫硫，脫硫后煙氣（含930PPM SO2 加SO3）溫度150Cº—260ºC，經(jīng)由煙囪排放，煙囪防腐采用ChemLINE 784系列涂料保護(hù)，至今安全運(yùn)行。
1995臺灣塑膠工業(yè)有限公司廢氣處理煙道，溫度<93 ºC，腐蝕介質(zhì)有鹽酸,硫酸, 磷酸, 氫氟酸，采用ChemLINE 784系列涂料保護(hù)，效果良好。
儲罐：
美國Hukill化學(xué)公司處理再生溶劑（甲乙酮、丙酮、甲醇、全氯乙烷等）溫度-29~49 ºC的混凝土儲罐內(nèi)壁防腐，美國Bp化學(xué)公司93-98%硫酸儲罐內(nèi)壁防腐，美國通用電氣93%-98%硫酸和堿儲罐內(nèi)壁防腐，美國德州Goodrich公司各種含氯溶劑（二氯乙烯、三氯乙烯）儲罐的內(nèi)防腐等，在測試了幾十種防腐涂料后，最終選擇ChemLINE 784系列涂料，成功解決了防腐難題。
運(yùn)輸罐：
杜邦公司5個(gè)運(yùn)輸鍍銀液和硫酸的罐車罐；美國波音公司運(yùn)送鉻酸，鹽酸，硫酸的運(yùn)輸罐；美國陶氏化學(xué)運(yùn)送EDA，橡膠拖車罐；美國密西西比運(yùn)輸公司罐車運(yùn)輸93-98%硫酸的火車罐車等均選用ChemLINE 784系列涂料進(jìn)行保護(hù)，不僅成功解決防腐難題，而且清洗方便，換裝快捷，提高了運(yùn)輸罐周轉(zhuǎn)效率。
混凝土表面：
美國運(yùn)輸部在高速公路和火車站沿線所有停車場和儲槽設(shè)置危險(xiǎn)化學(xué)品專區(qū)，要求地坪耐多種化學(xué)品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室對70種地坪涂料的檢測，選中ChemLINE 784系列涂料，并在康涅狄格州大量應(yīng)用，成功解決了危險(xiǎn)品滲漏對地坪的腐蝕問題；
美國佛羅里達(dá)廷德爾空軍基地小型機(jī)庫出于環(huán)保要求，選用地坪涂料，要求經(jīng)受載重車輛碾壓，拖車鋼輪的磨損，且能耐受硫酸、甲叉、氯化物、JP-5燃油、液壓油等近40種化學(xué)物侵蝕，抗?jié)B達(dá)到美國環(huán)護(hù)署的規(guī)定，至少保用5年。原選用聚氨酯類地坪，不到18個(gè)月失效，若繼續(xù)使用每兩年重涂一次，費(fèi)用驚人。經(jīng)多種材料比較，選定ChemLINE 784系列涂料完全達(dá)到使用要求。成功解決了長效、耐壓、抗磨，防滑，耐化學(xué)品侵蝕問題。

五、前景展望
隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)騰飛，在各行業(yè)制造工藝、技術(shù)設(shè)備突飛猛進(jìn)的同時(shí)腐蝕問題及環(huán)境問題越來越受到重視，防腐蝕任務(wù)日益嚴(yán)峻，面對復(fù)雜的腐蝕介質(zhì)，現(xiàn)在國內(nèi)常用的樹脂、涂料、橡膠、不銹鋼等傳統(tǒng)材料已不能滿足防腐蝕的選材要求，而ChemLINE 784以其高度耐蝕、耐溫、耐磨，高韌性，環(huán)保，長效等諸多特點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)耐蝕材料的不足和局限，為我國防腐蝕材料領(lǐng)域提供了一種優(yōu)異、可靠、長效的技術(shù)解決方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]李國萊 張慰盛 管從勝等編著，重防腐涂料，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999，195-201；

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