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防腐涂料发展趋势分析
近些年受石油资源及环保法规对挥发性有机物质(VOC) 及有害空气污染物(HAPs) 的限制等因素影响, 世界防腐涂料工业在不断提高性能的同时, 正迅速向“绿色化” 方向发展。防腐涂料分为常规防腐涂料和重防腐涂料。常规防腐涂料是在一般条件下, 对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命。重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言, 能在相对苛刻腐蚀环境里应用, 并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。防腐涂料行业总的发展趋势是,在现有涂料的成果基础上, 遵从无污染、无公害、节省能源、经济高效即所谓“4E” 原则。
 
1 无公害化防腐涂料技术整体设计的重点
一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向。防腐的化学原理就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质, 来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。防锈涂料中经常添加一些两性化合物, 例如氢氧化铝、氢氧化钡和氧化锌等, 这些物质很容易和酸碱有害物发生化学作用, 而实现防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开, 即使用成膜剂来获得致密的防腐涂层,来隔离防腐作用对被保护材料的伤害, 例如含铅的涂料和油料反应后就能形成铅皂, 来保证防腐涂层的致密性; 防腐的电化学作用是指在防锈涂料中添加一些特殊的物质, 这样在水分和氧气通过防锈涂料时会发生反应而形成防腐离子, 使钢铁等金属的表面钝化, 从而阻止金属离子的溶出,以到达防腐的目的, 这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。
所谓防腐涂料技术整体设计的无公害化, 即指在研发时应考虑到涂料自身的各个组成部分、原材料的合成及涂料生产过程、基材预处理过程、施工过程等整体的无公害化。例如, 所采用的原材料虽然自身是无公害的, 但它的生产过程不符合环保要求, 也是要舍弃的, 如氯化橡胶; 有些材料, 如红丹防锈漆性能优异, 但它有毒, 对人类不安全, 易造成环境污染, 因而其性能虽好也不能采用; 为了在金属表面使用防腐蚀涂料, 必须首先进行除油、除锈等预处理, 而预处理过程一般会对环境造成污染, 且成本较高, 若采用带锈涂料, 在有锈的钢铁表面直接涂覆即可使铁锈稳定、钝化或转化; 为了减少预处理过程的环境污染, 还出现了无污染喷砂除锈工艺, 如湿喷砂技术等。在这方面, 突破传统观念是非常重要的。
防腐涂料种类繁多按照成分一般可以分为:环氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、无机防腐漆、过氯乙烯防腐漆、氯化橡胶防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分为: 橡胶用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金属用防腐漆、汽车用防腐漆; 按照溶剂可分为: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多种含水硅酸盐矿物的混合物。
防腐蚀涂料必须向节能、低污染和高性能方向发展。这是时代的要求。无公害化的防腐涂料技术整体设计有如下的重点:
一是发展高固体分的重防腐涂料, 高固体分涂料的体积固含量大于70%, 推荐使用低溶剂、无溶剂重防腐蚀涂料, 使涂料中有机挥发分含量VOC < 340 g / L, 从而保证施工环境的空气质量,减少向大气排放有害污染物。
二是重防腐蚀涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蚀涂料应避免使用对人体有害的有机挥发物如芳烃、含氯烃溶剂, 重金属添加剂Pb、Hg、Cd、Cr 以及有机锡对人体皮肤有刺激性的低聚物树脂。世界各国和相关国际组织已对一些重防腐蚀涂料作出限制, 如淘汰环氧煤沥青涂料; 从2003 年1 月起禁止新造船使用含有机锡的自抛光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡胶涂料等。
三是发展水性涂料。近年来, 我国水性重防腐蚀涂料在许多大型钢结构工程中的应用, 均取得了成功, 但在整个重防腐蚀涂料的市场中水性涂料仅占6%左右, 而且以底漆为主。作为重防腐蚀涂料的发展方向, 水性重防腐蚀涂料还需加强研究, 使它在防腐蚀性能上、在对表面处理等级要求上、在施工性能上有所突破, 逐步满足市场对水性重防腐蚀涂料日益增加的需要。
 
2 无公害的水性、高固体分及粉末防腐涂料已成为发展的必然趋势
2.1 水性防腐涂料
水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势, 如基础建设, 油气和电力行业, 以及工业罐、船舶和化工行业等。实际应用表明,水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。由于水是他们的主要溶剂, 水也可以用来清洗和稀释水性涂料, 它们几乎没有溶剂味道; 同时, 使用水性涂料也可给用户带来较低的成本, 如快干可以节省时间, 低燃性可以降低保险费用, 较少的室内通风可以减少能耗,以及不需要溶剂和清洗剂上的花费, 使用单层涂层配套, 可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。由于水自身的特点, 水性树脂的缺点之一,是在低温和相对湿度高时水分挥发慢。由于水的表面张力高, 因此配方中也必须引入一些助剂来改善漆膜对颜料和基料的湿润性。
水性涂料可用于重防腐保护, 用水性涂料对重防腐保护时, 基本上有两种途径可以实现, 可以用纯水性涂料体系, 也可以用水性涂料和溶剂型涂料混合体系。混合体系通常用溶剂型涂料做底漆, 中间漆和面漆则用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶剂型涂料做面漆进行配套。水性无机富锌涂料广泛适用于海洋大气、高温等各种环境下的钢结构, 如海洋平台、船舶、集装箱、大型钢铁构件、输油管线、各种化学贮槽内衬的长效防腐。
无机富锌涂料是水性防腐涂料的重要品种, 主要用作底漆, 具有优异的防腐性能。德国GalvatechLed 公司开发的Zinga 富锌涂料含锌95%, 已使用多年, 防腐性能极好。国内近年开发的水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用, 性能不断改进, 作为一种零VOC 的环保型防腐涂料已被各行各业接受。水性防腐涂料近年还出现了水性带锈复合防锈漆、水性带锈乳液型防锈漆、底面合一水性带锈防锈复合涂料等, 用于除锈不完善的钢基材上, 甚至可以在水下施工, 这些涂料配合适当的水性或高固体分面漆, 可以形成非常耐久的防护体系。
2.2 高固体分涂料
高固体分涂料简称HSC, 是指体积固含量在60%或质量固含量在80%以上的涂料。随着环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高, 高固体分涂料(HSC) 应运而生。HSC 发展到极点就是无溶剂涂料(无溶剂涂料又称活性溶剂涂料), 如近几年迅速崛起的聚脲弹性体涂料就是此类涂料的代表。高固体分涂料的应用范围及主要品种高固体分涂料主要应用于汽车工业, 特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。
美国已有固体分90%的涂料用作汽车中涂层, 日本也逐渐接近美国的水平, 目前, 高固体分涂料的主要品种为氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工储罐及海洋和海岸设施等重防腐工程等也在采用。
随着全球环保要求日益增高, 高固体分涂料成为近几年来低污染涂料中发展最快、应用最广的品种, 目前已有向固含量100%即无溶剂涂料推进的趋势。无溶剂涂料又称活性溶剂涂料, 由合成树脂、固化剂和带有活性的溶剂制成的涂料,配方体系中的所有组分除很少量挥发外, 都参与反应固化成膜, 对环境污染少, 无溶剂体系通常粘度较高, 需采用特殊的施工工具和工艺, 尚在发展之中。随着环保法规和人们环保意识的增强,水性环氧地坪涂料将会得到广泛的应用, 研究和开发水性环氧工业地坪涂料具有很大的经济效益和社会效益。水性环氧地坪涂料具有与溶剂型环氧地坪涂料相当的性能, 现有水性环氧地坪漆可以应用在制药、食品、医院、纺织、化工、电子等行业的生产厂房、办公楼、仓库、实验室的地坪涂装, 特别适用于一楼地面、地下室、地下停车场和其它较为潮湿的环境。作为绿色环保产品,水性环氧地坪必然得到人们的认可和广泛使用。
2.3 粉末涂料
粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态, 它是以微细粉末的状态存在的, 是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。由于不使用溶剂, 所以称为粉末涂料。粉末涂料的主要特点有: 具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。粉末涂料是一种省能源、省资源、低污染的涂料,其利用率高达95%~99%, 近年发展很快。在防腐工程上常用的是环氧粉末涂料。管道防腐用环氧粉末涂料是一种完全不含溶剂、以粉末形态喷涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的问题是耐冲击性及吸湿性方面有待改善和提高。
我国粉末涂料涂装市场的最大增长领域是船舶工业和管道工业。存在的问题是耐冲击性及吸湿性有待改善和提高, 研究人员把主要精力集中在用各种基料的改性上。国内生产的管道防腐环氧粉末涂料涂装在贮存稳定性及涂覆施工性方面,与国外优质产品相比尚有一定差距。由于国外汽车粉末涂料制备技术取得进展, 汽车罩光、木材和塑料用涂料涂装都是最具活力的潜在市场。汽车行业将是其消费大户, 欧美粉末涂料涂装市场的增长势头很好, 亚太地区市场潜力更大, 已被认为是全球增长最快的地区。全球对环保潮流的要求是推动粉末涂料发展的一大动力, 由于生产厂家都在寻找降低产品VOC 的途径, 因此在某些领域粉末涂料自然替代了液体涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 喷过的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不产生针孔, 通常比液体涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。环保优势和技术优势是粉末涂料替代液体涂料的关键所在。
近些年受石油资源及环保法规对挥发性有机物质(VOC) 及有害空气污染物(HAPs) 的限制等因素影响, 世界防腐涂料工业在不断提高性能的同时, 正迅速向“绿色化” 方向发展。防腐涂料分为常规防腐涂料和重防腐涂料。常规防腐涂料是在一般条件下, 对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命。重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言, 能在相对苛刻腐蚀环境里应用, 并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。防腐涂料行业总的发展趋势是,在现有涂料的成果基础上, 遵从无污染、无公害、节省能源、经济高效即所谓“4E” 原则。
 
1 无公害化防腐涂料技术整体设计的重点
一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向。防腐的化学原理就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质, 来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。防锈涂料中经常添加一些两性化合物, 例如氢氧化铝、氢氧化钡和氧化锌等, 这些物质很容易和酸碱有害物发生化学作用, 而实现防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开, 即使用成膜剂来获得致密的防腐涂层,来隔离防腐作用对被保护材料的伤害, 例如含铅的涂料和油料反应后就能形成铅皂, 来保证防腐涂层的致密性; 防腐的电化学作用是指在防锈涂料中添加一些特殊的物质, 这样在水分和氧气通过防锈涂料时会发生反应而形成防腐离子, 使钢铁等金属的表面钝化, 从而阻止金属离子的溶出,以到达防腐的目的, 这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。
所谓防腐涂料技术整体设计的无公害化, 即指在研发时应考虑到涂料自身的各个组成部分、原材料的合成及涂料生产过程、基材预处理过程、施工过程等整体的无公害化。例如, 所采用的原材料虽然自身是无公害的, 但它的生产过程不符合环保要求, 也是要舍弃的, 如氯化橡胶; 有些材料, 如红丹防锈漆性能优异, 但它有毒, 对人类不安全, 易造成环境污染, 因而其性能虽好也不能采用; 为了在金属表面使用防腐蚀涂料, 必须首先进行除油、除锈等预处理, 而预处理过程一般会对环境造成污染, 且成本较高, 若采用带锈涂料, 在有锈的钢铁表面直接涂覆即可使铁锈稳定、钝化或转化; 为了减少预处理过程的环境污染, 还出现了无污染喷砂除锈工艺, 如湿喷砂技术等。在这方面, 突破传统观念是非常重要的。
防腐涂料种类繁多按照成分一般可以分为:环氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、无机防腐漆、过氯乙烯防腐漆、氯化橡胶防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分为: 橡胶用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金属用防腐漆、汽车用防腐漆; 按照溶剂可分为: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多种含水硅酸盐矿物的混合物。
防腐蚀涂料必须向节能、低污染和高性能方向发展。这是时代的要求。无公害化的防腐涂料技术整体设计有如下的重点:
一是发展高固体分的重防腐涂料, 高固体分涂料的体积固含量大于70%, 推荐使用低溶剂、无溶剂重防腐蚀涂料, 使涂料中有机挥发分含量VOC < 340 g / L, 从而保证施工环境的空气质量,减少向大气排放有害污染物。
二是重防腐蚀涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蚀涂料应避免使用对人体有害的有机挥发物如芳烃、含氯烃溶剂, 重金属添加剂Pb、Hg、Cd、Cr 以及有机锡对人体皮肤有刺激性的低聚物树脂。世界各国和相关国际组织已对一些重防腐蚀涂料作出限制, 如淘汰环氧煤沥青涂料; 从2003 年1 月起禁止新造船使用含有机锡的自抛光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡胶涂料等。
三是发展水性涂料。近年来, 我国水性重防腐蚀涂料在许多大型钢结构工程中的应用, 均取得了成功, 但在整个重防腐蚀涂料的市场中水性涂料仅占6%左右, 而且以底漆为主。作为重防腐蚀涂料的发展方向, 水性重防腐蚀涂料还需加强研究, 使它在防腐蚀性能上、在对表面处理等级要求上、在施工性能上有所突破, 逐步满足市场对水性重防腐蚀涂料日益增加的需要。
 
2 无公害的水性、高固体分及粉末防腐涂料已成为发展的必然趋势
2.1 水性防腐涂料
水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势, 如基础建设, 油气和电力行业, 以及工业罐、船舶和化工行业等。实际应用表明,水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。由于水是他们的主要溶剂, 水也可以用来清洗和稀释水性涂料, 它们几乎没有溶剂味道; 同时, 使用水性涂料也可给用户带来较低的成本, 如快干可以节省时间, 低燃性可以降低保险费用, 较少的室内通风可以减少能耗,以及不需要溶剂和清洗剂上的花费, 使用单层涂层配套, 可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。由于水自身的特点, 水性树脂的缺点之一,是在低温和相对湿度高时水分挥发慢。由于水的表面张力高, 因此配方中也必须引入一些助剂来改善漆膜对颜料和基料的湿润性。
水性涂料可用于重防腐保护, 用水性涂料对重防腐保护时, 基本上有两种途径可以实现, 可以用纯水性涂料体系, 也可以用水性涂料和溶剂型涂料混合体系。混合体系通常用溶剂型涂料做底漆, 中间漆和面漆则用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶剂型涂料做面漆进行配套。水性无机富锌涂料广泛适用于海洋大气、高温等各种环境下的钢结构, 如海洋平台、船舶、集装箱、大型钢铁构件、输油管线、各种化学贮槽内衬的长效防腐。
无机富锌涂料是水性防腐涂料的重要品种, 主要用作底漆, 具有优异的防腐性能。德国GalvatechLed 公司开发的Zinga 富锌涂料含锌95%, 已使用多年, 防腐性能极好。国内近年开发的水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用, 性能不断改进, 作为一种零VOC 的环保型防腐涂料已被各行各业接受。水性防腐涂料近年还出现了水性带锈复合防锈漆、水性带锈乳液型防锈漆、底面合一水性带锈防锈复合涂料等, 用于除锈不完善的钢基材上, 甚至可以在水下施工, 这些涂料配合适当的水性或高固体分面漆, 可以形成非常耐久的防护体系。
2.2 高固体分涂料
高固体分涂料简称HSC, 是指体积固含量在60%或质量固含量在80%以上的涂料。随着环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高, 高固体分涂料(HSC) 应运而生。HSC 发展到极点就是无溶剂涂料(无溶剂涂料又称活性溶剂涂料), 如近几年迅速崛起的聚脲弹性体涂料就是此类涂料的代表。高固体分涂料的应用范围及主要品种高固体分涂料主要应用于汽车工业, 特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。
美国已有固体分90%的涂料用作汽车中涂层, 日本也逐渐接近美国的水平, 目前, 高固体分涂料的主要品种为氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工储罐及海洋和海岸设施等重防腐工程等也在采用。
随着全球环保要求日益增高, 高固体分涂料成为近几年来低污染涂料中发展最快、应用最广的品种, 目前已有向固含量100%即无溶剂涂料推进的趋势。无溶剂涂料又称活性溶剂涂料, 由合成树脂、固化剂和带有活性的溶剂制成的涂料,配方体系中的所有组分除很少量挥发外, 都参与反应固化成膜, 对环境污染少, 无溶剂体系通常粘度较高, 需采用特殊的施工工具和工艺, 尚在发展之中。随着环保法规和人们环保意识的增强,水性环氧地坪涂料将会得到广泛的应用, 研究和开发水性环氧工业地坪涂料具有很大的经济效益和社会效益。水性环氧地坪涂料具有与溶剂型环氧地坪涂料相当的性能, 现有水性环氧地坪漆可以应用在制药、食品、医院、纺织、化工、电子等行业的生产厂房、办公楼、仓库、实验室的地坪涂装, 特别适用于一楼地面、地下室、地下停车场和其它较为潮湿的环境。作为绿色环保产品,水性环氧地坪必然得到人们的认可和广泛使用。
2.3 粉末涂料
粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态, 它是以微细粉末的状态存在的, 是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。由于不使用溶剂, 所以称为粉末涂料。粉末涂料的主要特点有: 具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。粉末涂料是一种省能源、省资源、低污染的涂料,其利用率高达95%~99%, 近年发展很快。在防腐工程上常用的是环氧粉末涂料。管道防腐用环氧粉末涂料是一种完全不含溶剂、以粉末形态喷涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的问题是耐冲击性及吸湿性方面有待改善和提高。
我国粉末涂料涂装市场的最大增长领域是船舶工业和管道工业。存在的问题是耐冲击性及吸湿性有待改善和提高, 研究人员把主要精力集中在用各种基料的改性上。国内生产的管道防腐环氧粉末涂料涂装在贮存稳定性及涂覆施工性方面,与国外优质产品相比尚有一定差距。由于国外汽车粉末涂料制备技术取得进展, 汽车罩光、木材和塑料用涂料涂装都是最具活力的潜在市场。汽车行业将是其消费大户, 欧美粉末涂料涂装市场的增长势头很好, 亚太地区市场潜力更大, 已被认为是全球增长最快的地区。全球对环保潮流的要求是推动粉末涂料发展的一大动力, 由于生产厂家都在寻找降低产品VOC 的途径, 因此在某些领域粉末涂料自然替代了液体涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 喷过的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不产生针孔, 通常比液体涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。环保优势和技术优势是粉末涂料替代液体涂料的关键所在。
近些年受石油资源及环保法规对挥发性有机物质(VOC) 及有害空气污染物(HAPs) 的限制等因素影响, 世界防腐涂料工业在不断提高性能的同时, 正迅速向“绿色化” 方向发展。防腐涂料分为常规防腐涂料和重防腐涂料。常规防腐涂料是在一般条件下, 对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命。重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言, 能在相对苛刻腐蚀环境里应用, 并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。防腐涂料行业总的发展趋势是,在现有涂料的成果基础上, 遵从无污染、无公害、节省能源、经济高效即所谓“4E” 原则。
 
1 无公害化防腐涂料技术整体设计的重点
一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向。防腐的化学原理就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质, 来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。防锈涂料中经常添加一些两性化合物, 例如氢氧化铝、氢氧化钡和氧化锌等, 这些物质很容易和酸碱有害物发生化学作用, 而实现防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开, 即使用成膜剂来获得致密的防腐涂层,来隔离防腐作用对被保护材料的伤害, 例如含铅的涂料和油料反应后就能形成铅皂, 来保证防腐涂层的致密性; 防腐的电化学作用是指在防锈涂料中添加一些特殊的物质, 这样在水分和氧气通过防锈涂料时会发生反应而形成防腐离子, 使钢铁等金属的表面钝化, 从而阻止金属离子的溶出,以到达防腐的目的, 这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。
所谓防腐涂料技术整体设计的无公害化, 即指在研发时应考虑到涂料自身的各个组成部分、原材料的合成及涂料生产过程、基材预处理过程、施工过程等整体的无公害化。例如, 所采用的原材料虽然自身是无公害的, 但它的生产过程不符合环保要求, 也是要舍弃的, 如氯化橡胶; 有些材料, 如红丹防锈漆性能优异, 但它有毒, 对人类不安全, 易造成环境污染, 因而其性能虽好也不能采用; 为了在金属表面使用防腐蚀涂料, 必须首先进行除油、除锈等预处理, 而预处理过程一般会对环境造成污染, 且成本较高, 若采用带锈涂料, 在有锈的钢铁表面直接涂覆即可使铁锈稳定、钝化或转化; 为了减少预处理过程的环境污染, 还出现了无污染喷砂除锈工艺, 如湿喷砂技术等。在这方面, 突破传统观念是非常重要的。
防腐涂料种类繁多按照成分一般可以分为:环氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、无机防腐漆、过氯乙烯防腐漆、氯化橡胶防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分为: 橡胶用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金属用防腐漆、汽车用防腐漆; 按照溶剂可分为: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多种含水硅酸盐矿物的混合物。
防腐蚀涂料必须向节能、低污染和高性能方向发展。这是时代的要求。无公害化的防腐涂料技术整体设计有如下的重点:
一是发展高固体分的重防腐涂料, 高固体分涂料的体积固含量大于70%, 推荐使用低溶剂、无溶剂重防腐蚀涂料, 使涂料中有机挥发分含量VOC < 340 g / L, 从而保证施工环境的空气质量,减少向大气排放有害污染物。
二是重防腐蚀涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蚀涂料应避免使用对人体有害的有机挥发物如芳烃、含氯烃溶剂, 重金属添加剂Pb、Hg、Cd、Cr 以及有机锡对人体皮肤有刺激性的低聚物树脂。世界各国和相关国际组织已对一些重防腐蚀涂料作出限制, 如淘汰环氧煤沥青涂料; 从2003 年1 月起禁止新造船使用含有机锡的自抛光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡胶涂料等。
三是发展水性涂料。近年来, 我国水性重防腐蚀涂料在许多大型钢结构工程中的应用, 均取得了成功, 但在整个重防腐蚀涂料的市场中水性涂料仅占6%左右, 而且以底漆为主。作为重防腐蚀涂料的发展方向, 水性重防腐蚀涂料还需加强研究, 使它在防腐蚀性能上、在对表面处理等级要求上、在施工性能上有所突破, 逐步满足市场对水性重防腐蚀涂料日益增加的需要。
 
2 无公害的水性、高固体分及粉末防腐涂料已成为发展的必然趋势
2.1 水性防腐涂料
水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势, 如基础建设, 油气和电力行业, 以及工业罐、船舶和化工行业等。实际应用表明,水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。由于水是他们的主要溶剂, 水也可以用来清洗和稀释水性涂料, 它们几乎没有溶剂味道; 同时, 使用水性涂料也可给用户带来较低的成本, 如快干可以节省时间, 低燃性可以降低保险费用, 较少的室内通风可以减少能耗,以及不需要溶剂和清洗剂上的花费, 使用单层涂层配套, 可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。由于水自身的特点, 水性树脂的缺点之一,是在低温和相对湿度高时水分挥发慢。由于水的表面张力高, 因此配方中也必须引入一些助剂来改善漆膜对颜料和基料的湿润性。
水性涂料可用于重防腐保护, 用水性涂料对重防腐保护时, 基本上有两种途径可以实现, 可以用纯水性涂料体系, 也可以用水性涂料和溶剂型涂料混合体系。混合体系通常用溶剂型涂料做底漆, 中间漆和面漆则用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶剂型涂料做面漆进行配套。水性无机富锌涂料广泛适用于海洋大气、高温等各种环境下的钢结构, 如海洋平台、船舶、集装箱、大型钢铁构件、输油管线、各种化学贮槽内衬的长效防腐。
无机富锌涂料是水性防腐涂料的重要品种, 主要用作底漆, 具有优异的防腐性能。德国GalvatechLed 公司开发的Zinga 富锌涂料含锌95%, 已使用多年, 防腐性能极好。国内近年开发的水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用, 性能不断改进, 作为一种零VOC 的环保型防腐涂料已被各行各业接受。水性防腐涂料近年还出现了水性带锈复合防锈漆、水性带锈乳液型防锈漆、底面合一水性带锈防锈复合涂料等, 用于除锈不完善的钢基材上, 甚至可以在水下施工, 这些涂料配合适当的水性或高固体分面漆, 可以形成非常耐久的防护体系。
2.2 高固体分涂料
高固体分涂料简称HSC, 是指体积固含量在60%或质量固含量在80%以上的涂料。随着环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高, 高固体分涂料(HSC) 应运而生。HSC 发展到极点就是无溶剂涂料(无溶剂涂料又称活性溶剂涂料), 如近几年迅速崛起的聚脲弹性体涂料就是此类涂料的代表。高固体分涂料的应用范围及主要品种高固体分涂料主要应用于汽车工业, 特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。
美国已有固体分90%的涂料用作汽车中涂层, 日本也逐渐接近美国的水平, 目前, 高固体分涂料的主要品种为氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工储罐及海洋和海岸设施等重防腐工程等也在采用。
随着全球环保要求日益增高, 高固体分涂料成为近几年来低污染涂料中发展最快、应用最广的品种, 目前已有向固含量100%即无溶剂涂料推进的趋势。无溶剂涂料又称活性溶剂涂料, 由合成树脂、固化剂和带有活性的溶剂制成的涂料,配方体系中的所有组分除很少量挥发外, 都参与反应固化成膜, 对环境污染少, 无溶剂体系通常粘度较高, 需采用特殊的施工工具和工艺, 尚在发展之中。随着环保法规和人们环保意识的增强,水性环氧地坪涂料将会得到广泛的应用, 研究和开发水性环氧工业地坪涂料具有很大的经济效益和社会效益。水性环氧地坪涂料具有与溶剂型环氧地坪涂料相当的性能, 现有水性环氧地坪漆可以应用在制药、食品、医院、纺织、化工、电子等行业的生产厂房、办公楼、仓库、实验室的地坪涂装, 特别适用于一楼地面、地下室、地下停车场和其它较为潮湿的环境。作为绿色环保产品,水性环氧地坪必然得到人们的认可和广泛使用。
2.3 粉末涂料
粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态, 它是以微细粉末的状态存在的, 是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。由于不使用溶剂, 所以称为粉末涂料。粉末涂料的主要特点有: 具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。粉末涂料是一种省能源、省资源、低污染的涂料,其利用率高达95%~99%, 近年发展很快。在防腐工程上常用的是环氧粉末涂料。管道防腐用环氧粉末涂料是一种完全不含溶剂、以粉末形态喷涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的问题是耐冲击性及吸湿性方面有待改善和提高。
我国粉末涂料涂装市场的最大增长领域是船舶工业和管道工业。存在的问题是耐冲击性及吸湿性有待改善和提高, 研究人员把主要精力集中在用各种基料的改性上。国内生产的管道防腐环氧粉末涂料涂装在贮存稳定性及涂覆施工性方面,与国外优质产品相比尚有一定差距。由于国外汽车粉末涂料制备技术取得进展, 汽车罩光、木材和塑料用涂料涂装都是最具活力的潜在市场。汽车行业将是其消费大户, 欧美粉末涂料涂装市场的增长势头很好, 亚太地区市场潜力更大, 已被认为是全球增长最快的地区。全球对环保潮流的要求是推动粉末涂料发展的一大动力, 由于生产厂家都在寻找降低产品VOC 的途径, 因此在某些领域粉末涂料自然替代了液体涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 喷过的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不产生针孔, 通常比液体涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。环保优势和技术优势是粉末涂料替代液体涂料的关键所在。

防腐涂料发展趋势分析

2015-08-01 07:06来源:广东江门粤会化工材料公司 作者:邓桂芳

 

近些年受石油资源及环保法规对挥发性有机物质(VOC 及有害空气污染物(HAPs 的限制等因素影响, 世界防腐涂料工业在不断提高性能的同时, 正迅速向绿色化方向发展。防腐涂料分为常规防腐涂料和重防腐涂料。常规防腐涂料是在一般条件下, 对金属等起到防腐蚀的作用,保护有色金属使用的寿命。重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言, 能在相对苛刻腐蚀环境里应用, 并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。防腐涂料行业总的发展趋势是,在现有涂料的成果基础上, 遵从无污染、无公害、节省能源、经济高效即所谓“4E” 原则。
 

1 无公害化防腐涂料技术整体设计的重点

一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向。防腐的化学原理就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质, 来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。防锈涂料中经常添加一些两性化合物, 例如氢氧化铝、氢氧化钡和氧化锌等, 这些物质很容易和酸碱有害物发生化学作用, 而实现防腐效果; 防腐的物理原理就是以防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开, 即使用成膜剂来获得致密的防腐涂层,来隔离防腐作用对被保护材料的伤害, 例如含铅的涂料和油料反应后就能形成铅皂, 来保证防腐涂层的致密性; 防腐的电化学作用是指在防锈涂料中添加一些特殊的物质, 这样在水分和氧气通过防锈涂料时会发生反应而形成防腐离子, 使钢铁等金属的表面钝化, 从而阻止金属离子的溶出,以到达防腐的目的, 这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。

所谓防腐涂料技术整体设计的无公害化, 即指在研发时应考虑到涂料自身的各个组成部分、原材料的合成及涂料生产过程、基材预处理过程、施工过程等整体的无公害化。例如, 所采用的原材料虽然自身是无公害的, 但它的生产过程不符合环保要求, 也是要舍弃的, 如氯化橡胶; 有些材料, 如红丹防锈漆性能优异, 但它有毒, 对人类不安全, 易造成环境污染, 因而其性能虽好也不能采用; 为了在金属表面使用防腐蚀涂料, 必须首先进行除油、除锈等预处理, 而预处理过程一般会对环境造成污染, 且成本较高, 若采用带锈涂料, 在有锈的钢铁表面直接涂覆即可使铁锈稳定、钝化或转化; 为了减少预处理过程的环境污染, 还出现了无污染喷砂除锈工艺, 如湿喷砂技术等。在这方面, 突破传统观念是非常重要的。

防腐涂料种类繁多按照成分一般可以分为:环氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆、无机防腐漆、过氯乙烯防腐漆、氯化橡胶防腐漆、高氯化聚乙烯防腐漆; 按照用途可分为: 橡胶用防腐漆、管道用防腐漆、家具用防腐漆、船舶用防腐漆、金属用防腐漆、汽车用防腐漆; 按照溶剂可分为: 水性防腐漆、油性防腐漆。防腐漆是多种含水硅酸盐矿物的混合物。

防腐蚀涂料必须向节能、低污染和高性能方向发展。这是时代的要求。无公害化的防腐涂料技术整体设计有如下的重点:

一是发展高固体分的重防腐涂料, 高固体分涂料的体积固含量大于70% 推荐使用低溶剂、无溶剂重防腐蚀涂料, 使涂料中有机挥发分含量VOC 340 g L 从而保证施工环境的空气质量,减少向大气排放有害污染物。

二是重防腐蚀涂料中有毒有害成分的限制,重防腐蚀涂料应避免使用对人体有害的有机挥发物如芳烃、含氯烃溶剂, 重金属添加剂PbHgCdCr 以及有机锡对人体皮肤有刺激性的低聚物树脂。世界各国和相关国际组织已对一些重防腐蚀涂料作出限制, 如淘汰环氧煤沥青涂料; 2003 1 月起禁止新造船使用含有机锡的自抛光涂料; 2006 年起停止使用含有四氯化碳的氯化橡胶涂料等。

三是发展水性涂料。近年来, 我国水性重防腐蚀涂料在许多大型钢结构工程中的应用, 均取得了成功, 但在整个重防腐蚀涂料的市场中水性涂料仅占6%左右, 而且以底漆为主。作为重防腐蚀涂料的发展方向, 水性重防腐蚀涂料还需加强研究, 使它在防腐蚀性能上、在对表面处理等级要求上、在施工性能上有所突破, 逐步满足市场对水性重防腐蚀涂料日益增加的需要。
 

2 无公害的水性、高固体分及粉末防腐涂料已成为发展的必然趋势

2.1 水性防腐涂料

水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势, 如基础建设, 油气和电力行业, 以及工业罐、船舶和化工行业等。实际应用表明,水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。由于水是他们的主要溶剂, 水也可以用来清洗和稀释水性涂料, 它们几乎没有溶剂味道; 同时, 使用水性涂料也可给用户带来较低的成本, 如快干可以节省时间, 低燃性可以降低保险费用, 较少的室内通风可以减少能耗,以及不需要溶剂和清洗剂上的花费, 使用单层涂层配套, 可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。由于水自身的特点, 水性树脂的缺点之一,是在低温和相对湿度高时水分挥发慢。由于水的表面张力高, 因此配方中也必须引入一些助剂来改善漆膜对颜料和基料的湿润性。

水性涂料可用于重防腐保护, 用水性涂料对重防腐保护时, 基本上有两种途径可以实现, 可以用纯水性涂料体系, 也可以用水性涂料和溶剂型涂料混合体系。混合体系通常用溶剂型涂料做底漆, 中间漆和面漆则用水性涂料, 但是也可以用水性涂料做底漆, 溶剂型涂料做面漆进行配套。水性无机富锌涂料广泛适用于海洋大气、高温等各种环境下的钢结构, 如海洋平台、船舶、集装箱、大型钢铁构件、输油管线、各种化学贮槽内衬的长效防腐。

无机富锌涂料是水性防腐涂料的重要品种, 主要用作底漆, 具有优异的防腐性能。德国GalvatechLed 公司开发的Zinga 富锌涂料含锌95%, 已使用多年, 防腐性能极好。国内近年开发的水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用, 性能不断改进, 作为一种零VOC 的环保型防腐涂料已被各行各业接受。水性防腐涂料近年还出现了水性带锈复合防锈漆、水性带锈乳液型防锈漆、底面合一水性带锈防锈复合涂料等, 用于除锈不完善的钢基材上, 甚至可以在水下施工, 这些涂料配合适当的水性或高固体分面漆, 可以形成非常耐久的防护体系。

2.2 高固体分涂料

高固体分涂料简称HSC 是指体积固含量在60%或质量固含量在80%以上的涂料。随着环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高, 高固体分涂料(HSC 应运而生。HSC 发展到极点就是无溶剂涂料(无溶剂涂料又称活性溶剂涂料), 如近几年迅速崛起的聚脲弹性体涂料就是此类涂料的代表。高固体分涂料的应用范围及主要品种高固体分涂料主要应用于汽车工业, 特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。
美国已有固体分90%的涂料用作汽车中涂层, 日本也逐渐接近美国的水平, 目前, 高固体分涂料的主要品种为氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。石油化工储罐及海洋和海岸设施等重防腐工程等也在采用。

随着全球环保要求日益增高, 高固体分涂料成为近几年来低污染涂料中发展最快、应用最广的品种, 目前已有向固含量100%即无溶剂涂料推进的趋势。无溶剂涂料又称活性溶剂涂料, 由合成树脂、固化剂和带有活性的溶剂制成的涂料,配方体系中的所有组分除很少量挥发外, 都参与反应固化成膜, 对环境污染少, 无溶剂体系通常粘度较高, 需采用特殊的施工工具和工艺, 尚在发展之中。随着环保法规和人们环保意识的增强,水性环氧地坪涂料将会得到广泛的应用, 研究和开发水性环氧工业地坪涂料具有很大的经济效益和社会效益。水性环氧地坪涂料具有与溶剂型环氧地坪涂料相当的性能, 现有水性环氧地坪漆可以应用在制药、食品、医院、纺织、化工、电子等行业的生产厂房、办公楼、仓库、实验室的地坪涂装, 特别适用于一楼地面、地下室、地下停车场和其它较为潮湿的环境。作为绿色环保产品,水性环氧地坪必然得到人们的认可和广泛使用。
2.3 粉末涂料

粉末涂料是与一般涂料完全不同的形态, 它是以微细粉末的状态存在的, 是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。由于不使用溶剂, 所以称为粉末涂料。粉末涂料的主要特点有: 具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。粉末涂料是一种省能源、省资源、低污染的涂料,其利用率高达95%~99%, 近年发展很快。在防腐工程上常用的是环氧粉末涂料。管道防腐用环氧粉末涂料是一种完全不含溶剂、以粉末形态喷涂并熔融成膜的新型涂料。目前存在的问题是耐冲击性及吸湿性方面有待改善和提高。

我国粉末涂料涂装市场的最大增长领域是船舶工业和管道工业。存在的问题是耐冲击性及吸湿性有待改善和提高, 研究人员把主要精力集中在用各种基料的改性上。国内生产的管道防腐环氧粉末涂料涂装在贮存稳定性及涂覆施工性方面,与国外优质产品相比尚有一定差距。由于国外汽车粉末涂料制备技术取得进展, 汽车罩光、木材和塑料用涂料涂装都是最具活力的潜在市场。汽车行业将是其消费大户, 欧美粉末涂料涂装市场的增长势头很好, 亚太地区市场潜力更大, 已被认为是全球增长最快的地区。全球对环保潮流的要求是推动粉末涂料发展的一大动力, 由于生产厂家都在寻找降低产品VOC 的途径, 因此在某些领域粉末涂料自然替代了液体涂料。粉末涂料的VOC 含量低, 清除容易, 喷过的涂料可回收再利用; 施工后涂膜基本上不产生针孔, 通常比液体涂料容易施工, 形成的涂膜耐久性好。环保优势和技术优势是粉末涂料替代液体涂料的关键所在。

3 防腐涂料的高性能及多功能化

有机硅改性聚氨酯和有机氟改性聚氨酯涂料、氟树脂涂料等高性能涂料是防腐涂料发展的一个重要方面。发展趋势是对使用寿命长的防腐涂料的需求会增加, 要求达到10 年甚至15 年以上,而且适用非常苛刻的腐蚀环境。多功能防腐蚀涂料也会迅速发展, 如太阳能屏蔽防腐蚀涂料、阻尼防腐蚀涂料、耐候防腐蚀聚氨酯涂料、可剥性防腐蚀涂料、阻燃导静电耐温防腐蚀涂料等。防腐涂料常温干燥, 干后漆膜硬度高, 具有极好的附着力耐化学腐蚀性能, 较好的耐碱性, 涂层坚硬, 是最主要的涂料品种。环氧树脂涂料是最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品种。环氧涂料的性能特点很大程度上取决于固化剂, 高性能的环氧涂料必须配套使用高性能和良好施工性的环氧固化剂。但国内研究偏重于环氧树脂,而对固化剂的开发滞后于国外, 主要停留在脂肪胺及其改性产品上。为了增进其柔韧性和低温施工性, 常常采用相对分子质量高的橡胶和热塑性树脂, 如丁腈橡胶、尼龙、聚酚氧等进行改性。这些高聚物与环氧树脂有一定的相容性, 固化过程中能产生相分离, 在固化中形成海岛结构, 从而使固化物具有高强度和高韧性。国内研制出集环氧与橡胶于一体的高固体分防腐漆, 既克服了环氧涂料脆性大、耐候性差的不足, 又克服了氯磺化聚乙烯橡胶涂料变色和难增厚的缺陷, 涂料综合性能更好。

在防腐工程中, 施工费用占70%以上, 而其中以喷砂为主的表面处理(防锈、除油等) 又占70%以上。同时在很多现场施工条件下, 也不可能达到喷砂Sa 2.5 级以上的标准, 因此对低处理表面———低于Sa 2 级, 带湿气或带油(油舱维修中) 表面上可适用的涂料提出很高的要求。钝化型或缓蚀型重防腐涂料一般要使用含铬、铅等重金属的防腐蚀涂料的发展方向。纳米微粒如纳米级TiO2ZnOCaCO3SiO2用于防腐涂料具有极好的协同作用, 由于纳米颗粒的表面能很高,易于同其他原子结合, 增加了涂层的致密性及抗离子渗透性。除此之外, 还可以改善涂料的流变性, 提高涂层的附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能, 是重要的发展方向之一。

我国防腐涂料虽然高速发展, 但是在现阶段任务还很重, 要充分利用现有的技术和条件, 因地制宜, 开发适合的防腐涂料, 尤其是重防腐涂料市场。随着我国对环保的要求日益提高, 需要开发无公害的替代品———无污染无毒的防腐底漆、防锈涂料、超耐候性涂料、防腐实效在15 年以上的桥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温涂料、隔热涂料、抗静电涂料、低能耗的各类脂肪族聚氨酯涂料暨环氧树脂涂料。同时重防腐环保法规应尽快出台。在涂装方面, 做到涂料涂装一体化、专业化, 多方面保证防腐效果, 降低管理成本和维护成本。此外,应拓宽防腐涂料应用领域, 例如将耐候性优异的氟树脂涂料应用于文物保护的工作中等。

发展和环境的协调是可持续发展的基本要求,重防腐涂料和涂装的发展概莫能外。未来5 年内必须解决环境友好型长效防污涂料以符合2008 年禁用三丁基锡防污涂料的要求。开发以复合磷酸盐防锈涂料为基础的防腐涂料, 代替有毒污染环境的红丹、铬酸盐等重金属防腐底漆。高固体分、无溶剂以及水性防腐涂料逐步取代传统的溶剂型涂料。深入进行新材料、新技术、新测试方法等应用基础研究, 包括导电防腐涂料及原理的研究,生物降解基料及仿生防污涂料, 有机无机杂化纳米结构硅氧烷涂层结构及防腐原理的研究, 涂层耐火性能加速测试方法的研究等。湿喷砂, 高压水除锈等环保施工工艺及配套材料、设备的开发和应用将进一步加快我国与国际接轨的步伐。推广使用水相法氯化聚烯烃, 取代溶剂法氯化橡胶势在必行, 同时开发低VOC 氯化聚烯烃防腐系列产品, 包括水性氯化聚烯烃乳液及产品的开发和应用。高性能、高附加值涂料和涂装工艺符合节能和省资源的要求。超耐候性的氟碳树脂、工程硅氧烷产品将在高端市场进一步应用。高装饰性和功能化的环氧、聚氨酯和聚脲地坪将进入豪华宾馆、会议大厅、办公楼, 乃至家庭装修。
 

4 防腐涂料及涂装技术发展趋势

4.1 长寿命钢结构涂料

伴随着我国国民经济的发展, 国家不断加大对基础设施建设的投入并加快建设速度。伴随着基础设施设计开始从钢筋混凝土向钢结构发展的趋势, 涂料面临着新的要求, 特别是在涂料的防腐蚀保护寿命、材料的涂装性能、材料的季节通用性以及环境友好性等方面提出了新的课题。我国每年仅因金属材料腐蚀造成的损失高达5 000 亿元,约占国民生产总值的5%。其中石油天然气系统约100 亿元、煤炭工业约55 亿元、电力系统约16 亿元。而整个涂料行业的工业总产值减去原料仅为其一半, 由此可见防腐涂料可作为的空间之大。当今的防腐涂料产品广泛以石油工业、炼焦工业、有机合成化工工业等部门的产品为原料,品质越来越多, 应用范围也不断扩大, 如何进一步加快防腐涂料领域的发展步伐, 使其更好地位各行各业服务, 是摆在涂料人面前的既光荣又艰巨的任务。

目前, 我国的防腐涂料主要应用在化工和石油行业、铁路、公路桥梁、冶金行业、电力和能源工业、机械及纺织行业、工业产品领域、汽车、船舶及集装箱行业。其中, 需求最大的行业为化

工和石油行业, 它包括油田设施、输油管道、海上平台、石油化工厂的钢结构和钢筋混凝土结构的防腐。铁路及公路桥梁的新建和维护也是防腐涂料应用的重点领域。此外, 工业产品领域以及汽车、船舶等海洋防腐领域也是防腐涂料市场的最大需求点。

近几年国家一直在对海洋加大投资力度, 其中防腐涂料就是这一块中的一个突出点。海洋采油平台是固定和半固定在海洋中的大型钢结构,长期受到海洋环境的严重腐蚀。由于平台远离大陆, 维修困难, 所以要求防腐涂料对平台的保护寿命至少在15 年以上, 因此要采用重防腐涂料和耐久性高的长效防腐涂层配套体系。通常, 平台的海平面以下部分主要采用牺牲阳极或外加电流电化学保护, 其余则采用高性能防腐蚀涂料涂层进行保护, 我国对防腐涂料还有一段很长的路要走。近年来, 工程机械、车辆制造业得到了迅猛的发展, 各工程机械车辆制造商越来越重视产品的外观质量, 新工艺、新材料和新的涂装理念得到了推广应用, 涂装技术取得了长足的发展。零部件面漆化、先进涂装技术的应用装技术的应用及专业化涂装与第三方涂装将是工程机械涂装发展的方向。零部件面漆化指的是在进行整车装配之前, 将零部件进行底漆、面漆喷涂, 并使其外观质量达到整车外观质量要求。喷涂面漆的零部件装配成整车后不再进行涂装, 直接进入下道工序, 即所谓的一次性涂装先涂后装 目前已成为工程机械行业提高产品外观质量的一个重要措施。与传统的工艺流程相比, 采用零部件面漆化工艺具有以下优点: 可以对零件的任何面进行喷涂。由于只对单个零件进行涂装, 可以通过喷漆线输送装置任意调整零件高度, 甚至实现翻转, 易于操作; 可以满足色彩多样化的要求。
钻井、海洋平台及大型防腐工程中对超耐久防腐机能的涂料要求很迫切, 目前这块市场基本上被外商独资企业和进口产品占领。我国产品的主要在技术水平、经济实力、质量保证体系和产品信誉等综合实力与外商差距较大, 难以打入市场。为此, 首先应在技术开发方面下功夫, 尤其是开发无铅和无铬防锈颜料的底漆, 即以磷酸锌和三聚磷酸铝为主的防锈底漆。

4.2 硅酸钾为基料的水性无机富锌底漆

无机富锌底漆和水性无机富锌底漆是长效底漆之一, 但它们都是溶剂型涂料。而以高模数的硅酸钾为基料的水性无机富锌底漆是经实践考验的高机能防腐涂料, 具有发展潜力。开发氯化橡胶系列防腐涂料的代用品。因为氯化橡胶是单组分, 施工利便, 耐水性、耐油性、耐大气老化机能优异, 在船舶、产业防腐等领域应用广泛, 海内有广阔的市场。但因为生产氯化橡胶采用CC1作溶剂, 破坏臭氧层。产业发达国家纷纷开发其代用品, 比较成功的有德国BAST 公司的MP 氯醚树脂系列、水相法氯化聚乙烯或改性产品。云母氧化铁(MIO 具有优良的耐介质性、耐大气老化性和封锁机能, 作为底漆和面漆在西欧应用十分广泛。国内生产的MIO 在粒度分布和径厚比、密度等方面与国外的产品存在一定差距。在玻璃鳞片涂料的开发中也存在类似的问题。近年来,国外应用有机乳液改性混凝土, 以改进其强度、耐介质性, 广泛应用于产业地坪的涂装。其中环氧水乳液(或溶剂型环氧) 发展最快, 称之为聚合物水泥。近10 年来, 我国在防腐工程中也开始采用, 但开发工作不系统, 未形成系列产品。

4.3 混凝土结构防腐涂装

混凝土结构的腐蚀防护技术包括增加混凝土结构本身的密实性、钢筋表面处理、阴极保护、添加缓蚀剂以及防腐涂料涂装等技术。而防腐涂装技术是一种应用广泛而简便有效的混凝土结构辅助防腐措施。互穿聚合物网络(IPN 是两种或几种单体各自聚合形成分子水平上的网络结构,产生协同效应。如挪威Oleum 公司生产的聚氨酯-苯乙烯-丙烯腈互穿网络聚合物(IPN 涂料。涂层中的聚氨酯结构具有附着力强、柔韧性好、耐磨的特性。聚苯乙烯网络和聚丙烯腈网络具有耐酸、碱、盐等腐蚀介质的性能。美国先进聚合物公司研制成功的无机-有机超级耐腐蚀涂料将环氧树脂、乙烯基酯树脂与含多官能团的无机硅氧烷进行聚合交联, 形成高密度环硅立体网状结构。该涂料能耐上千种的有机化合物, 具有极高的物理与化学稳定性。该涂料已在美国用于许多电力、工业废水、化工厂的混凝土结构与钢结构, 并取得了良好的效果。在日本, 塑料喷涂技术也应用于混凝土的表面防腐涂装, 以废弃的高流动性可塑性高分子材料为基础树脂, 将固体废弃物进行再利用。该材料耐酸碱性能、耐溶剂性能突出,并且具有一定的形状记忆功能, 国内目前也有类似产品问世。混凝土结构防腐涂装技术要符合整个世界涂料工业的发展趋势, 即以“5E” (即高性能、易施工、经济、节能、环保) 为主导的发展方向。混凝土结构防腐涂装技术的发展及市场推广对于适应我国混凝土结构基础设施建设迅猛发展的需要, 以及提高我国混凝土结构工程防护技术水平和保障基础设施的运营安全具有重要的现实意义, 对于民族企业技术创新和水平提高也具有积极的推动作用。

4.4 涂料与涂装技术结合

涂料产品不是最终产品, 只有经过涂装后涂层或涂膜才是用户需求的最终产品, 所以涂料技术和涂装技术的发展密不可分, 相互促进。因此,未来在防腐涂料的发展过程中, 必须根据钢结构防腐要求的保护寿命、施工便捷性、四季适应性和环境友好要求, 在保证涂料基本性能的基础上,通过对树脂的研究、配方结构优化, 改善涂料的各种性能, 包括防腐性能、耐化学品性能、对底

材的附着力、长期的复涂性、施工不受季节限制,具有良好的施工性。与此同时, 涂料涂装配套体系的优化在涂装中也占有十分重要的地位, 它体现在各个行业的涂装规范和验收标准中。至今, 我国涂装规范尚不完备, 未来, 将加快涂料标准的制定和实施,推动涂装配套体系的晚上和优化。

我国防腐涂料正沿着高性能、高效率、低能耗和低污染的方向前进, 且有一部分水性防腐涂料生产企业采用了低污染的原材料进行生产, 防腐涂料企业已经淘汰了禁止使用的各种涂料原料,取而代之的是更加环保的原料产品, 以达到产品节能减排、环境友好之目的。

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