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在大部分嚴重腐蝕環境中,高性能的長效重防腐蝕涂料體系得到廣泛的應用。目前最經典有效的重防腐蝕涂料配套體系是1道富鋅(有機或無機)底漆, 1〜2道環氧高固體體分中間涂料,加上聚氨酯面漆。這一配套體系十多年來已被廣泛應用于化工、橋梁、 電站、船舶和海上設施等嚴重腐燭的各個領域,其在沿海地區—般有10年左右的保護周期,在內陸地區可達15年以上。
隨著國民經濟的發展和人民生活的提高,人們對防腐蝕提出更高的要求,既要提高長效保護的周期(如有的工程要求20年或更長),也要安全、健康,符合環境保護的最新要求;既要美化環境, 又要講究成本和效益。在這方面,除了各種新型重防腐蝕涂料的研究和開發外,近幾年來在聚硅氧烷涂料和氟涂料作為聚氨酯涂料的更新換代產品方面進行了大量的研究。
原理和主要反應
利用有機-無機混接技術,使兩種材料形成一個具有共價鍵的聚合體網絡,是聚硅氧烷的主要化學反應;旖蛹夹g主要涉及4個方面:有機基體、無機基體、互穿網絡和真接枝。這些混接反應包括了脂肪族環氧改性聚硅氧烷;丙烯酸改性聚硅氧烷;丙烯酸尿烷改性聚硅氧烷;硅溶膠混接物和有機硅溶膠等;旖蛹夹g利用了有機物的最佳特性(容易加工、撓性、韌性、光澤和室溫同化)和無機物的最佳特性(惰性、硬度、附著力和耐化學性,耐高溫、耐候、耐紫外線和耐磨)等。
聚硅氧烷和聚氨酯涂料比較,最主要的是保光保色性好且不含異氰酸酯。在保護性方面和安全、健康和環保方面優于聚氨酯涂料。聚硅氧烷的杰出保光保色性來源于硅氧鍵的強度(Si -O-Si的強度為 446 kJ/mol)比碳-碳鍵(C-C的強度為358 kJ/ mol)的強度高,因此需要更高的能量才能把它打開。 典型的環氧聚硅氧烷涂料間化分2個主要反應。
采用不同的材料混接,其反應及漆膜性能會有很大的差別。在實驗室里,在這方面已經做了許多試驗,并且認為由脂肪族環氧和丙烯酸尿烷混接的聚硅氧烷具有非常優異的制漆性能、耐候、保光保色性和耐化學性。
保光保色性能
在實驗室根據ASTM G 53-93做了聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料的加速老化試驗(QUV- A)。結果顯示,聚氨酯涂料在2000 h時還能保持初始光澤的75 %,到4500 h光澤只剩下原來的10 %左右。而聚硅氧烷涂料在4500 h時光澤仍然可達到初始光澤的75 %,8000 h時光澤仍可達原來的45 %左右 。
涂料特性
聚硅氧烷涂料具有以下3個方面的特性:
(1)漆膜的保光保色性優異、光澤高、裝飾性好、 耐腐蝕性、耐化學性能優異,并且漆膜的物理機械性能好,漆膜干燥速度快,施工效率高,且耐沾污,易清洗;
(2)涂料施工不用涂覆中間涂料而減少了涂層道數,可以在0 ℃以上施工和固化,成膜性能高,膠厚在 125 μm以上;
(3)為高固體分涂料,VOC含量低,不含異氰酸酯,氣味小,具有安全、健康和環保的特點。
應用范圍
聚硅氧烷涂料可用于橋梁、海上平臺及高岸設 施、風力發電站、油罐外部、管道及閥外部、載重汽車及大型機械和其他嚴重腐蝕環境下的鋼結構中。
配套體系及施工
采用富鋅(無機或有機)底漆加聚硅氧烷面漆共 2道涂層的配套體系代替由富鋅底漆加環氧中間漆加聚氨酯面漆的3道涂層配套體系,在大氣自然曝曬、加速老化和鹽霧等試驗中,證明其防護性能基本一致,甚至略優于后者。
采用2道涂層的涂料配套體系施工,富鋅底漆 (無機或有機)膜厚50 μm,聚硅氧烷面漆膜厚125μm,涂層總厚度可達175 μm。
由于聚硅氧烷涂料為厚漿、高固體分涂料,噴涂一道膜厚即可達到125 μm ,如果不加稀釋劑,甚至可以達到250 μm。如果要求表面有很好的流平性,可以加適當的稀釋劑。建議采用無空氣噴涂。不可使用輥涂,以避免產生很難消除的氣泡。在多孔性底材或無機硅富鋅底漆表面施涂時,為避免氣泡的產生,建議先采用霧噴工藝,待氣泡逸出后,再涂一道面漆。