海洋環(huán)境環(huán)氧防腐涂料的研發(fā)及性能研究
2018-04-04 10:40:28
作者：楊耀輝 來源：《腐蝕與防護(hù)》
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海洋是一個(gè)嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，海洋水下區(qū)防腐是海洋工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的提前失效和涂層維修帶來的停工損失相當(dāng)大，因此在防腐蝕方面只能采用重防腐涂料，不僅要求涂層有優(yōu)異的耐水性及附著力，還要求涂層涂層有良好的耐陰極剝離性能。
本文通過對(duì)涂料成膜樹脂、固化劑、顏填料、助劑的研究，研制出一種附著力強(qiáng)、耐陰極剝離性能優(yōu)異的涂料， 可以滿足海洋水下區(qū)長期使用的要求。
試驗(yàn)方法
1 試驗(yàn)原料
環(huán)氧樹脂，固化劑，分散劑，流平劑，偶聯(lián)劑，觸變劑，普通顏填料。
2 涂層制備
首先將碳鋼試板進(jìn)行噴砂除銹，然后用無水乙醇清洗試板，試板的紋深度應(yīng)保持在50um～75um。然后在制備好的涂料中加入適量的固化劑并攪拌均勻，涂刷在準(zhǔn)備好的碳鋼試板上，先室溫固化5天，然后65℃固化24小時(shí)待用。
3 進(jìn)行測(cè)試
傅里葉紅外光譜分析
DSC差熱分析
涂層性能測(cè)試
結(jié)果分析
1 涂料基礎(chǔ)樹脂的選擇
雙酚A（E-20）固化后具有較好的柔韌性，雙酚F（E-58）固化后具有較高的交聯(lián)密度，將兩種樹脂進(jìn)行共混改性，可能會(huì)形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物（IPN）結(jié)構(gòu)得到耐滲透性和柔韌性、附著力兼具的涂層。
（a）雙酚A （E-20）
（b）雙酚F（E-58）
（c）共混樹脂
圖1 3種涂層的DSC曲線
由圖1可以看出，雙酚A（E-20）涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最低，雙酚F（E-58）涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高，兩種樹脂共混后，涂層只有一個(gè)玻璃化溫度，并且介于雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）涂層的玻璃化溫度之間，說明兩種樹脂的相容性較好，共混樹脂固化后以單相存在。
圖2 3種樹脂固化后的紅外光譜
由圖2可見：雙酚A（E-20）、雙酚F（E-58）、共混樹脂固化后的譜圖出現(xiàn)吸收峰的位置相同，說明共混樹脂固化物的官能團(tuán)與雙酚A（E-20）、雙酚F（E-58）沒有明顯的差異，雙酚A（E-20）是以強(qiáng)迫相容方式貫穿于雙酚F（E-58）的固化網(wǎng)絡(luò)中，形成了互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
表1為共混改性后的涂層性能。
由表1可見：共混改性后涂層耐陰極剝離、附著力優(yōu)于改性前，改性后涂層的柔韌性也較雙酚F（E-58）有改善，確定以比例為1：1雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）混合樹脂作為涂料的基礎(chǔ)樹脂。
2 固化劑對(duì)涂層性能的影響
選取了2種曼尼希堿固化劑、2種酚醛胺固化劑、2種酚醛酰胺固化劑進(jìn)行研究，表2為不同固化劑固化涂層的性能。
由表2可見：曼尼希堿涂層附著力、耐陰極剝離性能較好，但涂層柔韌性稍差，醛酰酰胺固化的涂層性能總體較差。酚醛胺固化涂層的綜合性能較好，酚醛胺2固化劑固化涂層性能最優(yōu)，選擇酚醛胺2作為涂料的固化劑。
3 顏填料及助劑的確定
根據(jù)使用要求，選取了耐腐蝕性及耐滲透性較好的云母粉、云母氧化、滑石粉、鈦白等作為填料，同時(shí)考慮到涂料的施工性，選擇了合適的流平劑、分散劑、觸變劑等助劑，最終確定了適用于海洋環(huán)境的環(huán)氧防腐涂料配方。
4 涂料綜合性能測(cè)試
NORSOK M501標(biāo)準(zhǔn)是由Norwegian石油工業(yè)提出的對(duì)海洋環(huán)境環(huán)氧涂料的要求，是目前苛刻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)論
確定以雙酚A（E-20）和雙酚F（E-58）共混樹脂為環(huán)氧涂料的基礎(chǔ)樹脂；通過3種類型6種固化劑和基礎(chǔ)樹脂的匹配性研究，選擇酚醛胺為涂料的固化劑，最終確定了適用于海洋環(huán)境的防腐涂料配方。
依據(jù)NORSOK M501標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂料進(jìn)行了性能測(cè)試，結(jié)果表明，涂層具有優(yōu)異的耐海水浸泡和耐陰極剝離性能，適用于海洋環(huán)境的防腐蝕。
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