近些年受石油資源及環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機物質(zhì)(VOC) 及有害空氣污染物(HAPs) 的限制等因素影響, 世界防腐涂料工業(yè)在不斷提高性能的同時, 正迅速向“綠色化” 方向發(fā)展。防腐涂料分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下, 對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命。重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言, 能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用, 并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。防腐涂料行業(yè)總的發(fā)展趨勢是,在現(xiàn)有涂料的成果基礎(chǔ)上, 遵從無污染、無公害、節(jié)省能源、經(jīng)濟高效即所謂“4E” 原則。 1 無公害化防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的重點 一般防腐涂料的防腐原理在于化學(xué)、物理和電化學(xué)方向。防腐的化學(xué)原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì), 來保護防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。防銹涂料中經(jīng)常添加一些兩性化合物, 例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等, 這些物質(zhì)很容易和酸堿有害物發(fā)生化學(xué)作用, 而實現(xiàn)防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔離開, 即使用成膜劑來獲得致密的防腐涂層,來隔離防腐作用對被保護材料的傷害, 例如含鉛的涂料和油料反應(yīng)后就能形成鉛皂, 來保證防腐涂層的致密性; 防腐的電化學(xué)作用是指在防銹涂料中添加一些特殊的物質(zhì), 這樣在水分和氧氣通過防銹涂料時會發(fā)生反應(yīng)而形成防腐離子, 使鋼鐵等金屬的表面鈍化, 從而阻止金屬離子的溶出,以到達防腐的目的, 這種特殊物質(zhì)中最常見的就是鉻酸鹽。 所謂防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的無公害化, 即指在研發(fā)時應(yīng)考慮到涂料自身的各個組成部分、原材料的合成及涂料生產(chǎn)過程、基材預(yù)處理過程、施工過程等整體的無公害化。例如, 所采用的原材料雖然自身是無公害的, 但它的生產(chǎn)過程不符合環(huán)保要求, 也是要舍棄的, 如氯化橡膠; 有些材料, 如紅丹防銹漆性能優(yōu)異, 但它有毒, 對人類不安全, 易造成環(huán)境污染, 因而其性能雖好也不能采用; 為了在金屬表面使用防腐蝕涂料, 必須首先進行除油、除銹等預(yù)處理, 而預(yù)處理過程一般會對環(huán)境造成污染, 且成本較高, 若采用帶銹涂料, 在有銹的鋼鐵表面直接涂覆即可使鐵銹穩(wěn)定、鈍化或轉(zhuǎn)化; 為了減少預(yù)處理過程的環(huán)境污染, 還出現(xiàn)了無污染噴砂除銹工藝, 如濕噴砂技術(shù)等。在這方面, 突破傳統(tǒng)觀念是非常重要的。 防腐涂料種類繁多按照成分一般可以分為:環(huán)氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、無機防腐漆、過氯乙烯防腐漆、氯化橡膠防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分為: 橡膠用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金屬用防腐漆、汽車用防腐漆; 按照溶劑可分為: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多種含水硅酸鹽礦物的混合物。 防腐蝕涂料必須向節(jié)能、低污染和高性能方向發(fā)展。這是時代的要求。無公害化的防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計有如下的重點: 一是發(fā)展高固體分的重防腐涂料, 高固體分涂料的體積固含量大于70%, 推薦使用低溶劑、無溶劑重防腐蝕涂料, 使涂料中有機揮發(fā)分含量VOC < 340 g / L, 從而保證施工環(huán)境的空氣質(zhì)量,減少向大氣排放有害污染物。 二是重防腐蝕涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蝕涂料應(yīng)避免使用對人體有害的有機揮發(fā)物如芳烴、含氯烴溶劑, 重金屬添加劑Pb、Hg、Cd、Cr 以及有機錫對人體皮膚有刺激性的低聚物樹脂。世界各國和相關(guān)國際組織已對一些重防腐蝕涂料作出限制, 如淘汰環(huán)氧煤瀝青涂料; 從2003 年1 月起禁止新造船使用含有機錫的自拋光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡膠涂料等。 三是發(fā)展水性涂料。近年來, 我國水性重防腐蝕涂料在許多大型鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用, 均取得了成功, 但在整個重防腐蝕涂料的市場中水性涂料僅占6%左右, 而且以底漆為主。作為重防腐蝕涂料的發(fā)展方向, 水性重防腐蝕涂料還需加強研究, 使它在防腐蝕性能上、在對表面處理等級要求上、在施工性能上有所突破, 逐步滿足市場對水性重防腐蝕涂料日益增加的需要。 2 無公害的水性、高固體分及粉末防腐涂料已成為發(fā)展的必然趨勢 2.1 水性防腐涂料 水性防腐涂料在重防腐涂料領(lǐng)域方面的應(yīng)用呈上升趨勢, 如基礎(chǔ)建設(shè), 油氣和電力行業(yè), 以及工業(yè)罐、船舶和化工行業(yè)等。實際應(yīng)用表明,水性工業(yè)防腐蝕涂料可以在極端的條件下對鋼材提供有效的保護。由于水是他們的主要溶劑, 水也可以用來清洗和稀釋水性涂料, 它們幾乎沒有溶劑味道; 同時, 使用水性涂料也可給用戶帶來較低的成本, 如快干可以節(jié)省時間, 低燃性可以降低保險費用, 較少的室內(nèi)通風(fēng)可以減少能耗,以及不需要溶劑和清洗劑上的花費, 使用單層涂層配套, 可以省去停工時間和架設(shè)腳手架的費用等。由于水自身的特點, 水性樹脂的缺點之一,是在低溫和相對濕度高時水分揮發(fā)慢。由于水的表面張力高, 因此配方中也必須引入一些助劑來改善漆膜對顏料和基料的濕潤性。 水性涂料可用于重防腐保護, 用水性涂料對重防腐保護時, 基本上有兩種途徑可以實現(xiàn), 可以用純水性涂料體系, 也可以用水性涂料和溶劑型涂料混合體系?;旌象w系通常用溶劑型涂料做底漆, 中間漆和面漆則用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶劑型涂料做面漆進行配套。水性無機富鋅涂料廣泛適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu), 如海洋平臺、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長效防腐。 無機富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種, 主要用作底漆, 具有優(yōu)異的防腐性能。德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95%, 已使用多年, 防腐性能極好。國內(nèi)近年開發(fā)的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用, 性能不斷改進, 作為一種零VOC 的環(huán)保型防腐涂料已被各行各業(yè)接受。水性防腐涂料近年還出現(xiàn)了水性帶銹復(fù)合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹防銹復(fù)合涂料等, 用于除銹不完善的鋼基材上, 甚至可以在水下施工, 這些涂料配合適當(dāng)?shù)乃曰蚋吖腆w分面漆, 可以形成非常耐久的防護體系。 2.2 高固體分涂料 高固體分涂料簡稱HSC, 是指體積固含量在60%或質(zhì)量固含量在80%以上的涂料。隨著環(huán)境保護法的進一步強化和涂料制造技術(shù)的提高, 高固體分涂料(HSC) 應(yīng)運而生。HSC 發(fā)展到極點就是無溶劑涂料(無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料), 如近幾年迅速崛起的聚脲彈性體涂料就是此類涂料的代表。高固體分涂料的應(yīng)用范圍及主要品種高固體分涂料主要應(yīng)用于汽車工業(yè), 特別是作為轎車的面漆和中涂層使用占有較大的比例。 美國已有固體分90%的涂料用作汽車中涂層, 日本也逐漸接近美國的水平, 目前, 高固體分涂料的主要品種為氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工儲罐及海洋和海岸設(shè)施等重防腐工程等也在采用。 隨著全球環(huán)保要求日益增高, 高固體分涂料成為近幾年來低污染涂料中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的品種, 目前已有向固含量100%即無溶劑涂料推進的趨勢。無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料, 由合成樹脂、固化劑和帶有活性的溶劑制成的涂料,配方體系中的所有組分除很少量揮發(fā)外, 都參與反應(yīng)固化成膜, 對環(huán)境污染少, 無溶劑體系通常粘度較高, 需采用特殊的施工工具和工藝, 尚在發(fā)展之中。隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識的增強,水性環(huán)氧地坪涂料將會得到廣泛的應(yīng)用, 研究和開發(fā)水性環(huán)氧工業(yè)地坪涂料具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。水性環(huán)氧地坪涂料具有與溶劑型環(huán)氧地坪涂料相當(dāng)?shù)男阅埽?現(xiàn)有水性環(huán)氧地坪漆可以應(yīng)用在制藥、食品、醫(yī)院、紡織、化工、電子等行業(yè)的生產(chǎn)廠房、辦公樓、倉庫、實驗室的地坪涂裝, 特別適用于一樓地面、地下室、地下停車場和其它較為潮濕的環(huán)境。作為綠色環(huán)保產(chǎn)品,水性環(huán)氧地坪必然得到人們的認可和廣泛使用。 2.3 粉末涂料 粉末涂料是與一般涂料完全不同的形態(tài), 它是以微細粉末的狀態(tài)存在的, 是一種新型的不含溶劑100%固體粉末狀涂料。由于不使用溶劑, 所以稱為粉末涂料。粉末涂料的主要特點有: 具有無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的涂料,其利用率高達95%~99%, 近年發(fā)展很快。在防腐工程上常用的是環(huán)氧粉末涂料。管道防腐用環(huán)氧粉末涂料是一種完全不含溶劑、以粉末形態(tài)噴涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的問題是耐沖擊性及吸濕性方面有待改善和提高。 我國粉末涂料涂裝市場的最大增長領(lǐng)域是船舶工業(yè)和管道工業(yè)。存在的問題是耐沖擊性及吸濕性有待改善和提高, 研究人員把主要精力集中在用各種基料的改性上。國內(nèi)生產(chǎn)的管道防腐環(huán)氧粉末涂料涂裝在貯存穩(wěn)定性及涂覆施工性方面,與國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比尚有一定差距。由于國外汽車粉末涂料制備技術(shù)取得進展, 汽車罩光、木材和塑料用涂料涂裝都是最具活力的潛在市場。汽車行業(yè)將是其消費大戶, 歐美粉末涂料涂裝市場的增長勢頭很好, 亞太地區(qū)市場潛力更大, 已被認為是全球增長最快的地區(qū)。全球?qū)Νh(huán)保潮流的要求是推動粉末涂料發(fā)展的一大動力, 由于生產(chǎn)廠家都在尋找降低產(chǎn)品VOC 的途徑, 因此在某些領(lǐng)域粉末涂料自然替代了液體涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 噴過的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不產(chǎn)生針孔, 通常比液體涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。環(huán)保優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢是粉末涂料替代液體涂料的關(guān)鍵所在。 |
近些年受石油資源及環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機物質(zhì)(VOC) 及有害空氣污染物(HAPs) 的限制等因素影響, 世界防腐涂料工業(yè)在不斷提高性能的同時, 正迅速向“綠色化” 方向發(fā)展。防腐涂料分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下, 對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命。重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言, 能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用, 并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。防腐涂料行業(yè)總的發(fā)展趨勢是,在現(xiàn)有涂料的成果基礎(chǔ)上, 遵從無污染、無公害、節(jié)省能源、經(jīng)濟高效即所謂“4E” 原則。 1 無公害化防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的重點 一般防腐涂料的防腐原理在于化學(xué)、物理和電化學(xué)方向。防腐的化學(xué)原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì), 來保護防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。防銹涂料中經(jīng)常添加一些兩性化合物, 例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等, 這些物質(zhì)很容易和酸堿有害物發(fā)生化學(xué)作用, 而實現(xiàn)防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔離開, 即使用成膜劑來獲得致密的防腐涂層,來隔離防腐作用對被保護材料的傷害, 例如含鉛的涂料和油料反應(yīng)后就能形成鉛皂, 來保證防腐涂層的致密性; 防腐的電化學(xué)作用是指在防銹涂料中添加一些特殊的物質(zhì), 這樣在水分和氧氣通過防銹涂料時會發(fā)生反應(yīng)而形成防腐離子, 使鋼鐵等金屬的表面鈍化, 從而阻止金屬離子的溶出,以到達防腐的目的, 這種特殊物質(zhì)中最常見的就是鉻酸鹽。 所謂防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的無公害化, 即指在研發(fā)時應(yīng)考慮到涂料自身的各個組成部分、原材料的合成及涂料生產(chǎn)過程、基材預(yù)處理過程、施工過程等整體的無公害化。例如, 所采用的原材料雖然自身是無公害的, 但它的生產(chǎn)過程不符合環(huán)保要求, 也是要舍棄的, 如氯化橡膠; 有些材料, 如紅丹防銹漆性能優(yōu)異, 但它有毒, 對人類不安全, 易造成環(huán)境污染, 因而其性能雖好也不能采用; 為了在金屬表面使用防腐蝕涂料, 必須首先進行除油、除銹等預(yù)處理, 而預(yù)處理過程一般會對環(huán)境造成污染, 且成本較高, 若采用帶銹涂料, 在有銹的鋼鐵表面直接涂覆即可使鐵銹穩(wěn)定、鈍化或轉(zhuǎn)化; 為了減少預(yù)處理過程的環(huán)境污染, 還出現(xiàn)了無污染噴砂除銹工藝, 如濕噴砂技術(shù)等。在這方面, 突破傳統(tǒng)觀念是非常重要的。 防腐涂料種類繁多按照成分一般可以分為:環(huán)氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、無機防腐漆、過氯乙烯防腐漆、氯化橡膠防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分為: 橡膠用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金屬用防腐漆、汽車用防腐漆; 按照溶劑可分為: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多種含水硅酸鹽礦物的混合物。 防腐蝕涂料必須向節(jié)能、低污染和高性能方向發(fā)展。這是時代的要求。無公害化的防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計有如下的重點: 一是發(fā)展高固體分的重防腐涂料, 高固體分涂料的體積固含量大于70%, 推薦使用低溶劑、無溶劑重防腐蝕涂料, 使涂料中有機揮發(fā)分含量VOC < 340 g / L, 從而保證施工環(huán)境的空氣質(zhì)量,減少向大氣排放有害污染物。 二是重防腐蝕涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蝕涂料應(yīng)避免使用對人體有害的有機揮發(fā)物如芳烴、含氯烴溶劑, 重金屬添加劑Pb、Hg、Cd、Cr 以及有機錫對人體皮膚有刺激性的低聚物樹脂。世界各國和相關(guān)國際組織已對一些重防腐蝕涂料作出限制, 如淘汰環(huán)氧煤瀝青涂料; 從2003 年1 月起禁止新造船使用含有機錫的自拋光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡膠涂料等。 三是發(fā)展水性涂料。近年來, 我國水性重防腐蝕涂料在許多大型鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用, 均取得了成功, 但在整個重防腐蝕涂料的市場中水性涂料僅占6%左右, 而且以底漆為主。作為重防腐蝕涂料的發(fā)展方向, 水性重防腐蝕涂料還需加強研究, 使它在防腐蝕性能上、在對表面處理等級要求上、在施工性能上有所突破, 逐步滿足市場對水性重防腐蝕涂料日益增加的需要。 2 無公害的水性、高固體分及粉末防腐涂料已成為發(fā)展的必然趨勢 2.1 水性防腐涂料 水性防腐涂料在重防腐涂料領(lǐng)域方面的應(yīng)用呈上升趨勢, 如基礎(chǔ)建設(shè), 油氣和電力行業(yè), 以及工業(yè)罐、船舶和化工行業(yè)等。實際應(yīng)用表明,水性工業(yè)防腐蝕涂料可以在極端的條件下對鋼材提供有效的保護。由于水是他們的主要溶劑, 水也可以用來清洗和稀釋水性涂料, 它們幾乎沒有溶劑味道; 同時, 使用水性涂料也可給用戶帶來較低的成本, 如快干可以節(jié)省時間, 低燃性可以降低保險費用, 較少的室內(nèi)通風(fēng)可以減少能耗,以及不需要溶劑和清洗劑上的花費, 使用單層涂層配套, 可以省去停工時間和架設(shè)腳手架的費用等。由于水自身的特點, 水性樹脂的缺點之一,是在低溫和相對濕度高時水分揮發(fā)慢。由于水的表面張力高, 因此配方中也必須引入一些助劑來改善漆膜對顏料和基料的濕潤性。 水性涂料可用于重防腐保護, 用水性涂料對重防腐保護時, 基本上有兩種途徑可以實現(xiàn), 可以用純水性涂料體系, 也可以用水性涂料和溶劑型涂料混合體系?;旌象w系通常用溶劑型涂料做底漆, 中間漆和面漆則用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶劑型涂料做面漆進行配套。水性無機富鋅涂料廣泛適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu), 如海洋平臺、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長效防腐。 無機富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種, 主要用作底漆, 具有優(yōu)異的防腐性能。德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95%, 已使用多年, 防腐性能極好。國內(nèi)近年開發(fā)的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用, 性能不斷改進, 作為一種零VOC 的環(huán)保型防腐涂料已被各行各業(yè)接受。水性防腐涂料近年還出現(xiàn)了水性帶銹復(fù)合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹防銹復(fù)合涂料等, 用于除銹不完善的鋼基材上, 甚至可以在水下施工, 這些涂料配合適當(dāng)?shù)乃曰蚋吖腆w分面漆, 可以形成非常耐久的防護體系。 2.2 高固體分涂料 高固體分涂料簡稱HSC, 是指體積固含量在60%或質(zhì)量固含量在80%以上的涂料。隨著環(huán)境保護法的進一步強化和涂料制造技術(shù)的提高, 高固體分涂料(HSC) 應(yīng)運而生。HSC 發(fā)展到極點就是無溶劑涂料(無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料), 如近幾年迅速崛起的聚脲彈性體涂料就是此類涂料的代表。高固體分涂料的應(yīng)用范圍及主要品種高固體分涂料主要應(yīng)用于汽車工業(yè), 特別是作為轎車的面漆和中涂層使用占有較大的比例。 美國已有固體分90%的涂料用作汽車中涂層, 日本也逐漸接近美國的水平, 目前, 高固體分涂料的主要品種為氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工儲罐及海洋和海岸設(shè)施等重防腐工程等也在采用。 隨著全球環(huán)保要求日益增高, 高固體分涂料成為近幾年來低污染涂料中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的品種, 目前已有向固含量100%即無溶劑涂料推進的趨勢。無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料, 由合成樹脂、固化劑和帶有活性的溶劑制成的涂料,配方體系中的所有組分除很少量揮發(fā)外, 都參與反應(yīng)固化成膜, 對環(huán)境污染少, 無溶劑體系通常粘度較高, 需采用特殊的施工工具和工藝, 尚在發(fā)展之中。隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識的增強,水性環(huán)氧地坪涂料將會得到廣泛的應(yīng)用, 研究和開發(fā)水性環(huán)氧工業(yè)地坪涂料具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。水性環(huán)氧地坪涂料具有與溶劑型環(huán)氧地坪涂料相當(dāng)?shù)男阅埽?現(xiàn)有水性環(huán)氧地坪漆可以應(yīng)用在制藥、食品、醫(yī)院、紡織、化工、電子等行業(yè)的生產(chǎn)廠房、辦公樓、倉庫、實驗室的地坪涂裝, 特別適用于一樓地面、地下室、地下停車場和其它較為潮濕的環(huán)境。作為綠色環(huán)保產(chǎn)品,水性環(huán)氧地坪必然得到人們的認可和廣泛使用。 2.3 粉末涂料 粉末涂料是與一般涂料完全不同的形態(tài), 它是以微細粉末的狀態(tài)存在的, 是一種新型的不含溶劑100%固體粉末狀涂料。由于不使用溶劑, 所以稱為粉末涂料。粉末涂料的主要特點有: 具有無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的涂料,其利用率高達95%~99%, 近年發(fā)展很快。在防腐工程上常用的是環(huán)氧粉末涂料。管道防腐用環(huán)氧粉末涂料是一種完全不含溶劑、以粉末形態(tài)噴涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的問題是耐沖擊性及吸濕性方面有待改善和提高。 我國粉末涂料涂裝市場的最大增長領(lǐng)域是船舶工業(yè)和管道工業(yè)。存在的問題是耐沖擊性及吸濕性有待改善和提高, 研究人員把主要精力集中在用各種基料的改性上。國內(nèi)生產(chǎn)的管道防腐環(huán)氧粉末涂料涂裝在貯存穩(wěn)定性及涂覆施工性方面,與國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比尚有一定差距。由于國外汽車粉末涂料制備技術(shù)取得進展, 汽車罩光、木材和塑料用涂料涂裝都是最具活力的潛在市場。汽車行業(yè)將是其消費大戶, 歐美粉末涂料涂裝市場的增長勢頭很好, 亞太地區(qū)市場潛力更大, 已被認為是全球增長最快的地區(qū)。全球?qū)Νh(huán)保潮流的要求是推動粉末涂料發(fā)展的一大動力, 由于生產(chǎn)廠家都在尋找降低產(chǎn)品VOC 的途徑, 因此在某些領(lǐng)域粉末涂料自然替代了液體涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 噴過的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不產(chǎn)生針孔, 通常比液體涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。環(huán)保優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢是粉末涂料替代液體涂料的關(guān)鍵所在。 |
近些年受石油資源及環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機物質(zhì)(VOC) 及有害空氣污染物(HAPs) 的限制等因素影響, 世界防腐涂料工業(yè)在不斷提高性能的同時, 正迅速向“綠色化” 方向發(fā)展。防腐涂料分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下, 對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命。重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言, 能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用, 并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。防腐涂料行業(yè)總的發(fā)展趨勢是,在現(xiàn)有涂料的成果基礎(chǔ)上, 遵從無污染、無公害、節(jié)省能源、經(jīng)濟高效即所謂“4E” 原則。 1 無公害化防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的重點 一般防腐涂料的防腐原理在于化學(xué)、物理和電化學(xué)方向。防腐的化學(xué)原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì), 來保護防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。防銹涂料中經(jīng)常添加一些兩性化合物, 例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等, 這些物質(zhì)很容易和酸堿有害物發(fā)生化學(xué)作用, 而實現(xiàn)防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔離開, 即使用成膜劑來獲得致密的防腐涂層,來隔離防腐作用對被保護材料的傷害, 例如含鉛的涂料和油料反應(yīng)后就能形成鉛皂, 來保證防腐涂層的致密性; 防腐的電化學(xué)作用是指在防銹涂料中添加一些特殊的物質(zhì), 這樣在水分和氧氣通過防銹涂料時會發(fā)生反應(yīng)而形成防腐離子, 使鋼鐵等金屬的表面鈍化, 從而阻止金屬離子的溶出,以到達防腐的目的, 這種特殊物質(zhì)中最常見的就是鉻酸鹽。 所謂防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的無公害化, 即指在研發(fā)時應(yīng)考慮到涂料自身的各個組成部分、原材料的合成及涂料生產(chǎn)過程、基材預(yù)處理過程、施工過程等整體的無公害化。例如, 所采用的原材料雖然自身是無公害的, 但它的生產(chǎn)過程不符合環(huán)保要求, 也是要舍棄的, 如氯化橡膠; 有些材料, 如紅丹防銹漆性能優(yōu)異, 但它有毒, 對人類不安全, 易造成環(huán)境污染, 因而其性能雖好也不能采用; 為了在金屬表面使用防腐蝕涂料, 必須首先進行除油、除銹等預(yù)處理, 而預(yù)處理過程一般會對環(huán)境造成污染, 且成本較高, 若采用帶銹涂料, 在有銹的鋼鐵表面直接涂覆即可使鐵銹穩(wěn)定、鈍化或轉(zhuǎn)化; 為了減少預(yù)處理過程的環(huán)境污染, 還出現(xiàn)了無污染噴砂除銹工藝, 如濕噴砂技術(shù)等。在這方面, 突破傳統(tǒng)觀念是非常重要的。 防腐涂料種類繁多按照成分一般可以分為:環(huán)氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、無機防腐漆、過氯乙烯防腐漆、氯化橡膠防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分為: 橡膠用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金屬用防腐漆、汽車用防腐漆; 按照溶劑可分為: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多種含水硅酸鹽礦物的混合物。 防腐蝕涂料必須向節(jié)能、低污染和高性能方向發(fā)展。這是時代的要求。無公害化的防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計有如下的重點: 一是發(fā)展高固體分的重防腐涂料, 高固體分涂料的體積固含量大于70%, 推薦使用低溶劑、無溶劑重防腐蝕涂料, 使涂料中有機揮發(fā)分含量VOC < 340 g / L, 從而保證施工環(huán)境的空氣質(zhì)量,減少向大氣排放有害污染物。 二是重防腐蝕涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蝕涂料應(yīng)避免使用對人體有害的有機揮發(fā)物如芳烴、含氯烴溶劑, 重金屬添加劑Pb、Hg、Cd、Cr 以及有機錫對人體皮膚有刺激性的低聚物樹脂。世界各國和相關(guān)國際組織已對一些重防腐蝕涂料作出限制, 如淘汰環(huán)氧煤瀝青涂料; 從2003 年1 月起禁止新造船使用含有機錫的自拋光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡膠涂料等。 三是發(fā)展水性涂料。近年來, 我國水性重防腐蝕涂料在許多大型鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用, 均取得了成功, 但在整個重防腐蝕涂料的市場中水性涂料僅占6%左右, 而且以底漆為主。作為重防腐蝕涂料的發(fā)展方向, 水性重防腐蝕涂料還需加強研究, 使它在防腐蝕性能上、在對表面處理等級要求上、在施工性能上有所突破, 逐步滿足市場對水性重防腐蝕涂料日益增加的需要。 2 無公害的水性、高固體分及粉末防腐涂料已成為發(fā)展的必然趨勢 2.1 水性防腐涂料 水性防腐涂料在重防腐涂料領(lǐng)域方面的應(yīng)用呈上升趨勢, 如基礎(chǔ)建設(shè), 油氣和電力行業(yè), 以及工業(yè)罐、船舶和化工行業(yè)等。實際應(yīng)用表明,水性工業(yè)防腐蝕涂料可以在極端的條件下對鋼材提供有效的保護。由于水是他們的主要溶劑, 水也可以用來清洗和稀釋水性涂料, 它們幾乎沒有溶劑味道; 同時, 使用水性涂料也可給用戶帶來較低的成本, 如快干可以節(jié)省時間, 低燃性可以降低保險費用, 較少的室內(nèi)通風(fēng)可以減少能耗,以及不需要溶劑和清洗劑上的花費, 使用單層涂層配套, 可以省去停工時間和架設(shè)腳手架的費用等。由于水自身的特點, 水性樹脂的缺點之一,是在低溫和相對濕度高時水分揮發(fā)慢。由于水的表面張力高, 因此配方中也必須引入一些助劑來改善漆膜對顏料和基料的濕潤性。 水性涂料可用于重防腐保護, 用水性涂料對重防腐保護時, 基本上有兩種途徑可以實現(xiàn), 可以用純水性涂料體系, 也可以用水性涂料和溶劑型涂料混合體系?;旌象w系通常用溶劑型涂料做底漆, 中間漆和面漆則用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶劑型涂料做面漆進行配套。水性無機富鋅涂料廣泛適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu), 如海洋平臺、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長效防腐。 無機富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種, 主要用作底漆, 具有優(yōu)異的防腐性能。德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95%, 已使用多年, 防腐性能極好。國內(nèi)近年開發(fā)的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用, 性能不斷改進, 作為一種零VOC 的環(huán)保型防腐涂料已被各行各業(yè)接受。水性防腐涂料近年還出現(xiàn)了水性帶銹復(fù)合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹防銹復(fù)合涂料等, 用于除銹不完善的鋼基材上, 甚至可以在水下施工, 這些涂料配合適當(dāng)?shù)乃曰蚋吖腆w分面漆, 可以形成非常耐久的防護體系。 2.2 高固體分涂料 高固體分涂料簡稱HSC, 是指體積固含量在60%或質(zhì)量固含量在80%以上的涂料。隨著環(huán)境保護法的進一步強化和涂料制造技術(shù)的提高, 高固體分涂料(HSC) 應(yīng)運而生。HSC 發(fā)展到極點就是無溶劑涂料(無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料), 如近幾年迅速崛起的聚脲彈性體涂料就是此類涂料的代表。高固體分涂料的應(yīng)用范圍及主要品種高固體分涂料主要應(yīng)用于汽車工業(yè), 特別是作為轎車的面漆和中涂層使用占有較大的比例。 美國已有固體分90%的涂料用作汽車中涂層, 日本也逐漸接近美國的水平, 目前, 高固體分涂料的主要品種為氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工儲罐及海洋和海岸設(shè)施等重防腐工程等也在采用。 隨著全球環(huán)保要求日益增高, 高固體分涂料成為近幾年來低污染涂料中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的品種, 目前已有向固含量100%即無溶劑涂料推進的趨勢。無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料, 由合成樹脂、固化劑和帶有活性的溶劑制成的涂料,配方體系中的所有組分除很少量揮發(fā)外, 都參與反應(yīng)固化成膜, 對環(huán)境污染少, 無溶劑體系通常粘度較高, 需采用特殊的施工工具和工藝, 尚在發(fā)展之中。隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識的增強,水性環(huán)氧地坪涂料將會得到廣泛的應(yīng)用, 研究和開發(fā)水性環(huán)氧工業(yè)地坪涂料具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。水性環(huán)氧地坪涂料具有與溶劑型環(huán)氧地坪涂料相當(dāng)?shù)男阅埽?現(xiàn)有水性環(huán)氧地坪漆可以應(yīng)用在制藥、食品、醫(yī)院、紡織、化工、電子等行業(yè)的生產(chǎn)廠房、辦公樓、倉庫、實驗室的地坪涂裝, 特別適用于一樓地面、地下室、地下停車場和其它較為潮濕的環(huán)境。作為綠色環(huán)保產(chǎn)品,水性環(huán)氧地坪必然得到人們的認可和廣泛使用。 2.3 粉末涂料 粉末涂料是與一般涂料完全不同的形態(tài), 它是以微細粉末的狀態(tài)存在的, 是一種新型的不含溶劑100%固體粉末狀涂料。由于不使用溶劑, 所以稱為粉末涂料。粉末涂料的主要特點有: 具有無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的涂料,其利用率高達95%~99%, 近年發(fā)展很快。在防腐工程上常用的是環(huán)氧粉末涂料。管道防腐用環(huán)氧粉末涂料是一種完全不含溶劑、以粉末形態(tài)噴涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的問題是耐沖擊性及吸濕性方面有待改善和提高。 我國粉末涂料涂裝市場的最大增長領(lǐng)域是船舶工業(yè)和管道工業(yè)。存在的問題是耐沖擊性及吸濕性有待改善和提高, 研究人員把主要精力集中在用各種基料的改性上。國內(nèi)生產(chǎn)的管道防腐環(huán)氧粉末涂料涂裝在貯存穩(wěn)定性及涂覆施工性方面,與國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比尚有一定差距。由于國外汽車粉末涂料制備技術(shù)取得進展, 汽車罩光、木材和塑料用涂料涂裝都是最具活力的潛在市場。汽車行業(yè)將是其消費大戶, 歐美粉末涂料涂裝市場的增長勢頭很好, 亞太地區(qū)市場潛力更大, 已被認為是全球增長最快的地區(qū)。全球?qū)Νh(huán)保潮流的要求是推動粉末涂料發(fā)展的一大動力, 由于生產(chǎn)廠家都在尋找降低產(chǎn)品VOC 的途徑, 因此在某些領(lǐng)域粉末涂料自然替代了液體涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 噴過的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不產(chǎn)生針孔, 通常比液體涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。環(huán)保優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢是粉末涂料替代液體涂料的關(guān)鍵所在。 |
防腐涂料發(fā)展趨勢分析
2015-08-01 07:06來源:廣東江門粵會化工材料公司 作者:鄧桂芳
近些年受石油資源及環(huán)保法規(guī)對揮發(fā)性有機物質(zhì)(VOC) 及有害空氣污染物(HAPs) 的限制等因素影響, 世界防腐涂料工業(yè)在不斷提高性能的同時, 正迅速向“綠色化” 方向發(fā)展。防腐涂料分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下, 對金屬等起到防腐蝕的作用,保護有色金屬使用的壽命。重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言, 能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用, 并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。防腐涂料行業(yè)總的發(fā)展趨勢是,在現(xiàn)有涂料的成果基礎(chǔ)上, 遵從無污染、無公害、節(jié)省能源、經(jīng)濟高效即所謂“4E” 原則。
1 無公害化防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的重點
一般防腐涂料的防腐原理在于化學(xué)、物理和電化學(xué)方向。防腐的化學(xué)原理就是將有害的酸堿物質(zhì)中和為中性的無害物質(zhì), 來保護防腐涂層內(nèi)的材料不受腐蝕性物質(zhì)的侵害。防銹涂料中經(jīng)常添加一些兩性化合物, 例如氫氧化鋁、氫氧化鋇和氧化鋅等, 這些物質(zhì)很容易和酸堿有害物發(fā)生化學(xué)作用, 而實現(xiàn)防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂層將被保護材料與外界的腐蝕性物質(zhì)隔離開, 即使用成膜劑來獲得致密的防腐涂層,來隔離防腐作用對被保護材料的傷害, 例如含鉛的涂料和油料反應(yīng)后就能形成鉛皂, 來保證防腐涂層的致密性; 防腐的電化學(xué)作用是指在防銹涂料中添加一些特殊的物質(zhì), 這樣在水分和氧氣通過防銹涂料時會發(fā)生反應(yīng)而形成防腐離子, 使鋼鐵等金屬的表面鈍化, 從而阻止金屬離子的溶出,以到達防腐的目的, 這種特殊物質(zhì)中最常見的就是鉻酸鹽。
所謂防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計的無公害化, 即指在研發(fā)時應(yīng)考慮到涂料自身的各個組成部分、原材料的合成及涂料生產(chǎn)過程、基材預(yù)處理過程、施工過程等整體的無公害化。例如, 所采用的原材料雖然自身是無公害的, 但它的生產(chǎn)過程不符合環(huán)保要求, 也是要舍棄的, 如氯化橡膠; 有些材料, 如紅丹防銹漆性能優(yōu)異, 但它有毒, 對人類不安全, 易造成環(huán)境污染, 因而其性能雖好也不能采用; 為了在金屬表面使用防腐蝕涂料, 必須首先進行除油、除銹等預(yù)處理, 而預(yù)處理過程一般會對環(huán)境造成污染, 且成本較高, 若采用帶銹涂料, 在有銹的鋼鐵表面直接涂覆即可使鐵銹穩(wěn)定、鈍化或轉(zhuǎn)化; 為了減少預(yù)處理過程的環(huán)境污染, 還出現(xiàn)了無污染噴砂除銹工藝, 如濕噴砂技術(shù)等。在這方面, 突破傳統(tǒng)觀念是非常重要的。
防腐涂料種類繁多按照成分一般可以分為:環(huán)氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、無機防腐漆、過氯乙烯防腐漆、氯化橡膠防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分為: 橡膠用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金屬用防腐漆、汽車用防腐漆; 按照溶劑可分為: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多種含水硅酸鹽礦物的混合物。
防腐蝕涂料必須向節(jié)能、低污染和高性能方向發(fā)展。這是時代的要求。無公害化的防腐涂料技術(shù)整體設(shè)計有如下的重點:
一是發(fā)展高固體分的重防腐涂料, 高固體分涂料的體積固含量大于70%, 推薦使用低溶劑、無溶劑重防腐蝕涂料, 使涂料中有機揮發(fā)分含量VOC < 340 g / L, 從而保證施工環(huán)境的空氣質(zhì)量,減少向大氣排放有害污染物。
二是重防腐蝕涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蝕涂料應(yīng)避免使用對人體有害的有機揮發(fā)物如芳烴、含氯烴溶劑, 重金屬添加劑Pb、Hg、Cd、Cr 以及有機錫對人體皮膚有刺激性的低聚物樹脂。世界各國和相關(guān)國際組織已對一些重防腐蝕涂料作出限制, 如淘汰環(huán)氧煤瀝青涂料; 從2003 年1 月起禁止新造船使用含有機錫的自拋光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡膠涂料等。
三是發(fā)展水性涂料。近年來, 我國水性重防腐蝕涂料在許多大型鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用, 均取得了成功, 但在整個重防腐蝕涂料的市場中水性涂料僅占6%左右, 而且以底漆為主。作為重防腐蝕涂料的發(fā)展方向, 水性重防腐蝕涂料還需加強研究, 使它在防腐蝕性能上、在對表面處理等級要求上、在施工性能上有所突破, 逐步滿足市場對水性重防腐蝕涂料日益增加的需要。
2 無公害的水性、高固體分及粉末防腐涂料已成為發(fā)展的必然趨勢
2.1 水性防腐涂料
水性防腐涂料在重防腐涂料領(lǐng)域方面的應(yīng)用呈上升趨勢, 如基礎(chǔ)建設(shè), 油氣和電力行業(yè), 以及工業(yè)罐、船舶和化工行業(yè)等。實際應(yīng)用表明,水性工業(yè)防腐蝕涂料可以在極端的條件下對鋼材提供有效的保護。由于水是他們的主要溶劑, 水也可以用來清洗和稀釋水性涂料, 它們幾乎沒有溶劑味道; 同時, 使用水性涂料也可給用戶帶來較低的成本, 如快干可以節(jié)省時間, 低燃性可以降低保險費用, 較少的室內(nèi)通風(fēng)可以減少能耗,以及不需要溶劑和清洗劑上的花費, 使用單層涂層配套, 可以省去停工時間和架設(shè)腳手架的費用等。由于水自身的特點, 水性樹脂的缺點之一,是在低溫和相對濕度高時水分揮發(fā)慢。由于水的表面張力高, 因此配方中也必須引入一些助劑來改善漆膜對顏料和基料的濕潤性。
水性涂料可用于重防腐保護, 用水性涂料對重防腐保護時, 基本上有兩種途徑可以實現(xiàn), 可以用純水性涂料體系, 也可以用水性涂料和溶劑型涂料混合體系。混合體系通常用溶劑型涂料做底漆, 中間漆和面漆則用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶劑型涂料做面漆進行配套。水性無機富鋅涂料廣泛適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu), 如海洋平臺、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長效防腐。
無機富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種, 主要用作底漆, 具有優(yōu)異的防腐性能。德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95%, 已使用多年, 防腐性能極好。國內(nèi)近年開發(fā)的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用, 性能不斷改進, 作為一種零VOC 的環(huán)保型防腐涂料已被各行各業(yè)接受。水性防腐涂料近年還出現(xiàn)了水性帶銹復(fù)合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹防銹復(fù)合涂料等, 用于除銹不完善的鋼基材上, 甚至可以在水下施工, 這些涂料配合適當(dāng)?shù)乃曰蚋吖腆w分面漆, 可以形成非常耐久的防護體系。
2.2 高固體分涂料
高固體分涂料簡稱HSC, 是指體積固含量在60%或質(zhì)量固含量在80%以上的涂料。隨著環(huán)境保護法的進一步強化和涂料制造技術(shù)的提高, 高固體分涂料(HSC) 應(yīng)運而生。HSC 發(fā)展到極點就是無溶劑涂料(無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料), 如近幾年迅速崛起的聚脲彈性體涂料就是此類涂料的代表。高固體分涂料的應(yīng)用范圍及主要品種高固體分涂料主要應(yīng)用于汽車工業(yè), 特別是作為轎車的面漆和中涂層使用占有較大的比例。
美國已有固體分90%的涂料用作汽車中涂層, 日本也逐漸接近美國的水平, 目前, 高固體分涂料的主要品種為氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工儲罐及海洋和海岸設(shè)施等重防腐工程等也在采用。
隨著全球環(huán)保要求日益增高, 高固體分涂料成為近幾年來低污染涂料中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的品種, 目前已有向固含量100%即無溶劑涂料推進的趨勢。無溶劑涂料又稱活性溶劑涂料, 由合成樹脂、固化劑和帶有活性的溶劑制成的涂料,配方體系中的所有組分除很少量揮發(fā)外, 都參與反應(yīng)固化成膜, 對環(huán)境污染少, 無溶劑體系通常粘度較高, 需采用特殊的施工工具和工藝, 尚在發(fā)展之中。隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識的增強,水性環(huán)氧地坪涂料將會得到廣泛的應(yīng)用, 研究和開發(fā)水性環(huán)氧工業(yè)地坪涂料具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。水性環(huán)氧地坪涂料具有與溶劑型環(huán)氧地坪涂料相當(dāng)?shù)男阅埽?/span> 現(xiàn)有水性環(huán)氧地坪漆可以應(yīng)用在制藥、食品、醫(yī)院、紡織、化工、電子等行業(yè)的生產(chǎn)廠房、辦公樓、倉庫、實驗室的地坪涂裝, 特別適用于一樓地面、地下室、地下停車場和其它較為潮濕的環(huán)境。作為綠色環(huán)保產(chǎn)品,水性環(huán)氧地坪必然得到人們的認可和廣泛使用。
2.3 粉末涂料
粉末涂料是與一般涂料完全不同的形態(tài), 它是以微細粉末的狀態(tài)存在的, 是一種新型的不含溶劑100%固體粉末狀涂料。由于不使用溶劑, 所以稱為粉末涂料。粉末涂料的主要特點有: 具有無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的涂料,其利用率高達95%~99%, 近年發(fā)展很快。在防腐工程上常用的是環(huán)氧粉末涂料。管道防腐用環(huán)氧粉末涂料是一種完全不含溶劑、以粉末形態(tài)噴涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的問題是耐沖擊性及吸濕性方面有待改善和提高。
我國粉末涂料涂裝市場的最大增長領(lǐng)域是船舶工業(yè)和管道工業(yè)。存在的問題是耐沖擊性及吸濕性有待改善和提高, 研究人員把主要精力集中在用各種基料的改性上。國內(nèi)生產(chǎn)的管道防腐環(huán)氧粉末涂料涂裝在貯存穩(wěn)定性及涂覆施工性方面,與國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比尚有一定差距。由于國外汽車粉末涂料制備技術(shù)取得進展, 汽車罩光、木材和塑料用涂料涂裝都是最具活力的潛在市場。汽車行業(yè)將是其消費大戶, 歐美粉末涂料涂裝市場的增長勢頭很好, 亞太地區(qū)市場潛力更大, 已被認為是全球增長最快的地區(qū)。全球?qū)Νh(huán)保潮流的要求是推動粉末涂料發(fā)展的一大動力, 由于生產(chǎn)廠家都在尋找降低產(chǎn)品VOC 的途徑, 因此在某些領(lǐng)域粉末涂料自然替代了液體涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 噴過的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不產(chǎn)生針孔, 通常比液體涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。環(huán)保優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢是粉末涂料替代液體涂料的關(guān)鍵所在。
3 防腐涂料的高性能及多功能化
有機硅改性聚氨酯和有機氟改性聚氨酯涂料、氟樹脂涂料等高性能涂料是防腐涂料發(fā)展的一個重要方面。發(fā)展趨勢是對使用壽命長的防腐涂料的需求會增加, 要求達到10 年甚至15 年以上,而且適用非??量痰母g環(huán)境。多功能防腐蝕涂料也會迅速發(fā)展, 如太陽能屏蔽防腐蝕涂料、阻尼防腐蝕涂料、耐候防腐蝕聚氨酯涂料、可剝性防腐蝕涂料、阻燃導(dǎo)靜電耐溫防腐蝕涂料等。防腐涂料常溫干燥, 干后漆膜硬度高, 具有極好的附著力耐化學(xué)腐蝕性能, 較好的耐堿性, 涂層堅硬, 是最主要的涂料品種。環(huán)氧樹脂涂料是最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品種。環(huán)氧涂料的性能特點很大程度上取決于固化劑, 高性能的環(huán)氧涂料必須配套使用高性能和良好施工性的環(huán)氧固化劑。但國內(nèi)研究偏重于環(huán)氧樹脂,而對固化劑的開發(fā)滯后于國外, 主要停留在脂肪胺及其改性產(chǎn)品上。為了增進其柔韌性和低溫施工性, 常常采用相對分子質(zhì)量高的橡膠和熱塑性樹脂, 如丁腈橡膠、尼龍、聚酚氧等進行改性。這些高聚物與環(huán)氧樹脂有一定的相容性, 固化過程中能產(chǎn)生相分離, 在固化中形成海島結(jié)構(gòu), 從而使固化物具有高強度和高韌性。國內(nèi)研制出集環(huán)氧與橡膠于一體的高固體分防腐漆, 既克服了環(huán)氧涂料脆性大、耐候性差的不足, 又克服了氯磺化聚乙烯橡膠涂料變色和難增厚的缺陷, 涂料綜合性能更好。
在防腐工程中, 施工費用占70%以上, 而其中以噴砂為主的表面處理(防銹、除油等) 又占70%以上。同時在很多現(xiàn)場施工條件下, 也不可能達到噴砂Sa 2.5 級以上的標(biāo)準(zhǔn), 因此對低處理表面———低于Sa 2 級, 帶濕氣或帶油(油艙維修中) 表面上可適用的涂料提出很高的要求。鈍化型或緩蝕型重防腐涂料一般要使用含鉻、鉛等重金屬的防腐蝕涂料的發(fā)展方向。納米微粒如納米級TiO2、ZnO、CaCO3及SiO2用于防腐涂料具有極好的協(xié)同作用, 由于納米顆粒的表面能很高,易于同其他原子結(jié)合, 增加了涂層的致密性及抗離子滲透性。除此之外, 還可以改善涂料的流變性, 提高涂層的附著力、涂膜硬度、光潔度和抗老化性能, 是重要的發(fā)展方向之一。
我國防腐涂料雖然高速發(fā)展, 但是在現(xiàn)階段任務(wù)還很重, 要充分利用現(xiàn)有的技術(shù)和條件, 因地制宜, 開發(fā)適合的防腐涂料, 尤其是重防腐涂料市場。隨著我國對環(huán)保的要求日益提高, 需要開發(fā)無公害的替代品———無污染無毒的防腐底漆、防銹涂料、超耐候性涂料、防腐實效在15 年以上的橋梁和船舶用重防腐涂料、水性防腐涂料、具有特殊功能的耐高溫涂料、隔熱涂料、抗靜電涂料、低能耗的各類脂肪族聚氨酯涂料暨環(huán)氧樹脂涂料。同時重防腐環(huán)保法規(guī)應(yīng)盡快出臺。在涂裝方面, 做到涂料涂裝一體化、專業(yè)化, 多方面保證防腐效果, 降低管理成本和維護成本。此外,應(yīng)拓寬防腐涂料應(yīng)用領(lǐng)域, 例如將耐候性優(yōu)異的氟樹脂涂料應(yīng)用于文物保護的工作中等。
發(fā)展和環(huán)境的協(xié)調(diào)是可持續(xù)發(fā)展的基本要求,重防腐涂料和涂裝的發(fā)展概莫能外。未來5 年內(nèi)必須解決環(huán)境友好型長效防污涂料以符合2008 年禁用三丁基錫防污涂料的要求。開發(fā)以復(fù)合磷酸鹽防銹涂料為基礎(chǔ)的防腐涂料, 代替有毒污染環(huán)境的紅丹、鉻酸鹽等重金屬防腐底漆。高固體分、無溶劑以及水性防腐涂料逐步取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料。深入進行新材料、新技術(shù)、新測試方法等應(yīng)用基礎(chǔ)研究, 包括導(dǎo)電防腐涂料及原理的研究,生物降解基料及仿生防污涂料, 有機無機雜化納米結(jié)構(gòu)硅氧烷涂層結(jié)構(gòu)及防腐原理的研究, 涂層耐火性能加速測試方法的研究等。濕噴砂, 高壓水除銹等環(huán)保施工工藝及配套材料、設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用將進一步加快我國與國際接軌的步伐。推廣使用水相法氯化聚烯烴, 取代溶劑法氯化橡膠勢在必行, 同時開發(fā)低VOC 氯化聚烯烴防腐系列產(chǎn)品, 包括水性氯化聚烯烴乳液及產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。高性能、高附加值涂料和涂裝工藝符合節(jié)能和省資源的要求。超耐候性的氟碳樹脂、工程硅氧烷產(chǎn)品將在高端市場進一步應(yīng)用。高裝飾性和功能化的環(huán)氧、聚氨酯和聚脲地坪將進入豪華賓館、會議大廳、辦公樓, 乃至家庭裝修。
4 防腐涂料及涂裝技術(shù)發(fā)展趨勢
4.1 長壽命鋼結(jié)構(gòu)涂料
伴隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展, 國家不斷加大對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入并加快建設(shè)速度。伴隨著基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計開始從鋼筋混凝土向鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢, 涂料面臨著新的要求, 特別是在涂料的防腐蝕保護壽命、材料的涂裝性能、材料的季節(jié)通用性以及環(huán)境友好性等方面提出了新的課題。我國每年僅因金屬材料腐蝕造成的損失高達5 000 億元,約占國民生產(chǎn)總值的5%。其中石油天然氣系統(tǒng)約100 億元、煤炭工業(yè)約55 億元、電力系統(tǒng)約16 億元。而整個涂料行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值減去原料僅為其一半, 由此可見防腐涂料可作為的空間之大。當(dāng)今的防腐涂料產(chǎn)品廣泛以石油工業(yè)、煉焦工業(yè)、有機合成化工工業(yè)等部門的產(chǎn)品為原料,品質(zhì)越來越多, 應(yīng)用范圍也不斷擴大, 如何進一步加快防腐涂料領(lǐng)域的發(fā)展步伐, 使其更好地位各行各業(yè)服務(wù), 是擺在涂料人面前的既光榮又艱巨的任務(wù)。
目前, 我國的防腐涂料主要應(yīng)用在化工和石油行業(yè)、鐵路、公路橋梁、冶金行業(yè)、電力和能源工業(yè)、機械及紡織行業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域、汽車、船舶及集裝箱行業(yè)。其中, 需求最大的行業(yè)為化
工和石油行業(yè), 它包括油田設(shè)施、輸油管道、海上平臺、石油化工廠的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐。鐵路及公路橋梁的新建和維護也是防腐涂料應(yīng)用的重點領(lǐng)域。此外, 工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域以及汽車、船舶等海洋防腐領(lǐng)域也是防腐涂料市場的最大需求點。
近幾年國家一直在對海洋加大投資力度, 其中防腐涂料就是這一塊中的一個突出點。海洋采油平臺是固定和半固定在海洋中的大型鋼結(jié)構(gòu),長期受到海洋環(huán)境的嚴(yán)重腐蝕。由于平臺遠離大陸, 維修困難, 所以要求防腐涂料對平臺的保護壽命至少在15 年以上, 因此要采用重防腐涂料和耐久性高的長效防腐涂層配套體系。通常, 平臺的海平面以下部分主要采用犧牲陽極或外加電流電化學(xué)保護, 其余則采用高性能防腐蝕涂料涂層進行保護, 我國對防腐涂料還有一段很長的路要走。近年來, 工程機械、車輛制造業(yè)得到了迅猛的發(fā)展, 各工程機械車輛制造商越來越重視產(chǎn)品的外觀質(zhì)量, 新工藝、新材料和新的涂裝理念得到了推廣應(yīng)用, 涂裝技術(shù)取得了長足的發(fā)展。零部件面漆化、先進涂裝技術(shù)的應(yīng)用裝技術(shù)的應(yīng)用及專業(yè)化涂裝與第三方涂裝將是工程機械涂裝發(fā)展的方向。零部件面漆化指的是在進行整車裝配之前, 將零部件進行底漆、面漆噴涂, 并使其外觀質(zhì)量達到整車外觀質(zhì)量要求。噴涂面漆的零部件裝配成整車后不再進行涂裝, 直接進入下道工序, 即所謂的“一次性涂裝” 或“先涂后裝”, 目前已成為工程機械行業(yè)提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量的一個重要措施。與傳統(tǒng)的工藝流程相比, 采用零部件面漆化工藝具有以下優(yōu)點: 可以對零件的任何面進行噴涂。由于只對單個零件進行涂裝, 可以通過噴漆線輸送裝置任意調(diào)整零件高度, 甚至實現(xiàn)翻轉(zhuǎn), 易于操作; 可以滿足色彩多樣化的要求。
鉆井、海洋平臺及大型防腐工程中對超耐久防腐機能的涂料要求很迫切, 目前這塊市場基本上被外商獨資企業(yè)和進口產(chǎn)品占領(lǐng)。我國產(chǎn)品的主要在技術(shù)水平、經(jīng)濟實力、質(zhì)量保證體系和產(chǎn)品信譽等綜合實力與外商差距較大, 難以打入市場。為此, 首先應(yīng)在技術(shù)開發(fā)方面下功夫, 尤其是開發(fā)無鉛和無鉻防銹顏料的底漆, 即以磷酸鋅和三聚磷酸鋁為主的防銹底漆。
4.2 硅酸鉀為基料的水性無機富鋅底漆等
無機富鋅底漆和水性無機富鋅底漆是長效底漆之一, 但它們都是溶劑型涂料。而以高模數(shù)的硅酸鉀為基料的水性無機富鋅底漆是經(jīng)實踐考驗的高機能防腐涂料, 具有發(fā)展?jié)摿?。開發(fā)氯化橡膠系列防腐涂料的代用品。因為氯化橡膠是單組分, 施工利便, 耐水性、耐油性、耐大氣老化機能優(yōu)異, 在船舶、產(chǎn)業(yè)防腐等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛, 海內(nèi)有廣闊的市場。但因為生產(chǎn)氯化橡膠采用CC1作溶劑, 破壞臭氧層。產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家紛紛開發(fā)其代用品, 比較成功的有德國BAST 公司的MP 氯醚樹脂系列、水相法氯化聚乙烯或改性產(chǎn)品。云母氧化鐵(MIO) 具有優(yōu)良的耐介質(zhì)性、耐大氣老化性和封鎖機能, 作為底漆和面漆在西歐應(yīng)用十分廣泛。國內(nèi)生產(chǎn)的MIO 在粒度分布和徑厚比、密度等方面與國外的產(chǎn)品存在一定差距。在玻璃鱗片涂料的開發(fā)中也存在類似的問題。近年來,國外應(yīng)用有機乳液改性混凝土, 以改進其強度、耐介質(zhì)性, 廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)地坪的涂裝。其中環(huán)氧水乳液(或溶劑型環(huán)氧) 發(fā)展最快, 稱之為聚合物水泥。近10 年來, 我國在防腐工程中也開始采用, 但開發(fā)工作不系統(tǒng), 未形成系列產(chǎn)品。
4.3 混凝土結(jié)構(gòu)防腐涂裝
混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕防護技術(shù)包括增加混凝土結(jié)構(gòu)本身的密實性、鋼筋表面處理、陰極保護、添加緩蝕劑以及防腐涂料涂裝等技術(shù)。而防腐涂裝技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛而簡便有效的混凝土結(jié)構(gòu)輔助防腐措施?;ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)(IPN) 是兩種或幾種單體各自聚合形成分子水平上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。如挪威Oleum 公司生產(chǎn)的聚氨酯-苯乙烯-丙烯腈互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN) 涂料。涂層中的聚氨酯結(jié)構(gòu)具有附著力強、柔韌性好、耐磨的特性。聚苯乙烯網(wǎng)絡(luò)和聚丙烯腈網(wǎng)絡(luò)具有耐酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)的性能。美國先進聚合物公司研制成功的無機-有機超級耐腐蝕涂料將環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂與含多官能團的無機硅氧烷進行聚合交聯(lián), 形成高密度環(huán)硅立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該涂料能耐上千種的有機化合物, 具有極高的物理與化學(xué)穩(wěn)定性。該涂料已在美國用于許多電力、工業(yè)廢水、化工廠的混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu), 并取得了良好的效果。在日本, 塑料噴涂技術(shù)也應(yīng)用于混凝土的表面防腐涂裝, 以廢棄的高流動性可塑性高分子材料為基礎(chǔ)樹脂, 將固體廢棄物進行再利用。該材料耐酸堿性能、耐溶劑性能突出,并且具有一定的形狀記憶功能, 國內(nèi)目前也有類似產(chǎn)品問世?;炷两Y(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)要符合整個世界涂料工業(yè)的發(fā)展趨勢, 即以“5E” (即高性能、易施工、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保) 為主導(dǎo)的發(fā)展方向。混凝土結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)的發(fā)展及市場推廣對于適應(yīng)我國混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅猛發(fā)展的需要, 以及提高我國混凝土結(jié)構(gòu)工程防護技術(shù)水平和保障基礎(chǔ)設(shè)施的運營安全具有重要的現(xiàn)實意義, 對于民族企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和水平提高也具有積極的推動作用。
4.4 涂料與涂裝技術(shù)結(jié)合
涂料產(chǎn)品不是最終產(chǎn)品, 只有經(jīng)過涂裝后涂層或涂膜才是用戶需求的最終產(chǎn)品, 所以涂料技術(shù)和涂裝技術(shù)的發(fā)展密不可分, 相互促進。因此,未來在防腐涂料的發(fā)展過程中, 必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)防腐要求的保護壽命、施工便捷性、四季適應(yīng)性和環(huán)境友好要求, 在保證涂料基本性能的基礎(chǔ)上,通過對樹脂的研究、配方結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 改善涂料的各種性能, 包括防腐性能、耐化學(xué)品性能、對底
材的附著力、長期的復(fù)涂性、施工不受季節(jié)限制,具有良好的施工性。與此同時, 涂料涂裝配套體系的優(yōu)化在涂裝中也占有十分重要的地位, 它體現(xiàn)在各個行業(yè)的涂裝規(guī)范和驗收標(biāo)準(zhǔn)中。至今, 我國涂裝規(guī)范尚不完備, 未來, 將加快涂料標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施,推動涂裝配套體系的晚上和優(yōu)化。
我國防腐涂料正沿著高性能、高效率、低能耗和低污染的方向前進, 且有一部分水性防腐涂料生產(chǎn)企業(yè)采用了低污染的原材料進行生產(chǎn), 防腐涂料企業(yè)已經(jīng)淘汰了禁止使用的各種涂料原料,取而代之的是更加環(huán)保的原料產(chǎn)品, 以達到產(chǎn)品節(jié)能減排、環(huán)境友好之目的。
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