综合性能优异的超级重防腐蚀涂料784

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综合性能优异的超级重防腐蚀涂料
范东亮  陆士平  陈家麟 王天堂
（上海富晨化工有限公司 上海200233）
摘要：本文介绍了一种有综合性能优异的超级重防腐涂料，通过一些列材料性能检验和实验，证实该重防腐蚀涂料具备耐高温（260℃），耐磨，高硬度，高韧性，低表面能（不吸附），可耐包括强酸、强碱、强溶剂在内的数千种化学品侵蚀等优异性能。
关键词：耐温 耐蚀 高韧性 涂料
       ChemLINE 784是美国先进聚合物涂料公司(Advanced Polymer Coating LLC，简称APC公司)开发的专用于各种重防腐蚀领域的高度耐蚀、耐温、耐磨，高韧性改性环氧基聚合物重防腐蚀涂料。该涂料源于一种为适应军工和航天工业的需要而开发的新型无机-有机聚合物，该新型无机-有机聚合物首先用于制造导弹、宇航飞船及各种武器部件。80年代后期转为民用，商标为Siloxirane，在美国电力、化工、运输、食品，军工等各行业得以应用，后经过多年的不断改进，1998年在Siloxirane的聚合技术基础上开发出性能更为卓越的ChemLINE 784。
   一、技术特色
     ChemLINE 784是由改性环氧基聚合物组成的一种极高交联密度的防腐蚀材料，其分子结构中具有28个可交联官能团，在固化过程中通过芳香型交联剂作用，可结合转变成784个交联点。 其性能优于1992年投放的5官能团（25个交联点）的Siloxirane、环氧树脂、和2官能团（4个交联点）的乙烯基酯树脂（见图1）。


图1 环氧、乙烯基酯树脂和Chemline784固化后三维网状结构图
ChemLINE 784与一般的防腐蚀涂料比较：分子间以醚键（C—O—C）占主导地位，醚键是一种极强的化学键，具有极好的柔韧性和耐蚀性；与环氧树脂相比ChemLINE 784不含有羟基；与乙烯基树脂相比ChemLINE 784没有酯键，因此能经得起各种水解和酸性的侵蚀。  
二、性能特点
   2.1、极好的耐蚀性
2.1.1  委托意大利的里雅斯特防腐蚀服务公司做ChemLINE 784浸泡试验，试验条件为：试样浸酸时间为14天，浸溶剂时间为22天。为测试涂层抗起泡腐蚀能力，试样浸甲醇22天后加入淡水，结果如下 ：      
化学介质    试验结果
    ChemLINE 784    高性能环氧涂料
（对比试样）
98%硫酸    无软化、溶胀、粉化现象，涂层表面轻微发粉红    涂层在98%硫酸中浸泡几天后开裂
37% 盐酸    无软化、溶胀、粉化现象。 涂层表面光滑，颜色变为宝石红色。   
甲醇    无软化、溶胀、粉化 现象. 涂层表面光滑. 浸甲醇后又用水浸泡一周无起泡现象。    甲醇/水浸泡后通常起泡。
二氯甲烷    无软化、溶胀、粉化 现象。涂层表面光滑。    浸泡一周发生软化、溶胀、剥离。
纤维素溶剂    无软化、溶胀、粉化现象。涂层表面光滑。   
继续上述实验9个月，实验结果无变化。

2.1.2 APC公司通过对ChemLINE 784多达5,000 种化学试剂测试，实验结论证明ChemLINE 784具有优异的耐腐蚀性能。
下表是几种防腐蚀材料的耐蚀性能比较，ChemLINE 784几乎可耐各种腐蚀介质，这是常用的其他几种高度耐蚀材料所不能解决的。
介    质    ChemLINE
784    酚醛环氧    乙烯基脂    不锈钢
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
过硫酸铵    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
重铬酸钠    A    N    A    A
溴    A    N    N    A
丁酸    A    N    __    A
丁醛    A    N    A    A
氢氧化钙    A    A    A    A
次氯酸钙    A    A    A    L
苛性钾    A    N    N    A
石炭酸    A    N    N    A
介    质    ChemLINE
784    酚醛环氧    乙烯基脂    不锈钢
氯水    A    N    A    N
高氯酸    A    N    N    N
氯化丙酮    A    N    N    L
30%铬酸    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
片状脂肪酸    A    A    A    A
介    质    ChemLINE
784    酚醛环氧    乙烯基脂    不锈钢
三氯化铁    A    N    A    N
片状硬脂酸    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
绿液    A    N    A    L
甘油    A    N    N     A
润滑油    A    A    A    A
鲱鱼油    A    A    A    A
六氢化苯醛    A    N    _    A
己二胺    A    N    _    A
肼    A    N    N     A
氢溴酸    A    N    A    N
盐酸    A    N    A    N
10%氢氟酸    A    N    A    N
5%-20%氯化氢    A    N    _    N
35%过氧化氢    A    N    A    A
10%-30%硫化氢    A    N    A    A
5%-17%次氯酸盐    A    N    A    N
醋酸    A    N    A    A
异丁醇    A    N    A    A
异丁酸    A    N    _    A
异丙胺    A    N    A    A
次氯酸钠消毒水    A    N    A    N
乳酸.丙醇酸.    A    A    A    A
乳腈    A    N    _    A
树脂    A    A    A    A
液化氨    A    N    N    A
沥青油    A    N    A    A
亚磷酸    A    N    A    L
马来酐    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
发烟硫酸    A    N    N    A
棕榈油脂肪酸    A    A    A    A
介    质    ChemLINE
784    酚醛环氧    乙烯基脂    不锈钢
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
邻苯二甲酸酐    A    N    A    A
哌嗪    A    N    _    A
多乙烯多胺    A    N    _    A
氢氧化钾    A    A    L    L
高锰酸钾    A    A    A    L
丙酸    A    N     N      A
吡啶    A    N     N      A
橡胶填充油    A    A    A    A
朗姆酒    A    A    A    A
碳酸钠    A    N    A    N
重铬酸钠    A    N    A    A
氢氧化钠    A    A    A    L
次氯酸钠    A    N    A    N
硫化钠    A    A    N    N
氯化锡    A    A    A    N
硬脂酸    A    A    A    A
废硫酸　    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
亚硫酸    A    N    N    A
妥尔油    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
四氢糠醇    A    N    N    A
甲苯二（元）胺    A    N    N    A
甲苯    A    L    L    A
戊醛    A    N    _    A
矾油65    A    N    A    A
水杨酸    A    N    N    A
二甲酚    A    N    N    A
A=室温使用好，L=有期限耐受，N=不耐


2.2耐温度冲击性能
    试验证明ChemLINE 784在204℃和0℃之间循环1000次，无任何开裂、分层、脱落等现象！实际应用中每天承受-40℃到149℃的蒸气一次，3年后，无任何开裂、分层、脱落等现象！
2.3高延伸率
    ChemLINE 784延伸率为11.3%，高于韧性较好的乙烯基酯树脂，约为其2-3倍。
2.4高硬度
    ChemLINE 784巴氏硬度（ASTM D2583）为78-80，一般涂料或树脂的巴氏硬度不超过50。
2.5优良的耐磨性
ChemLINE 784泰伯磨损量（CS-17,1000g载荷,1000转）(ASTM D4060-90) 为3.92mg。
下表是几种常用的耐蚀材料的磨损试验结果：
磨损介质条件    耐蚀材料    失效时间
温度：82 ºC
压力：0.69Mpa
速度：5.5-6.1米/秒
60%烟灰和烟尘    碳钢    3周
    橡胶    4周
    环氧树脂    2个月
    304不锈钢    6个月
    聚氨酯    6个月
    ChemLINE 784    两年内磨耗16%
    陶瓷    两年内无磨耗
2.6优异的耐候性
    耐紫外线（ASTMG53）为40年。
2.7优异的抗渗性
吸水率（30天，30℃）(ASTM D570)为 0.89%。
2.8力学性能
    弯曲试验（3/4”Diam.）（ASTM D522-88）————————————   270°
冲击试验（ASTM D2794）———————————————      150  cm.kg
拉开法粘结强度（ASTM D4541，）—————————————— 19.3-21.3 Mpa
  
三、涂层设计及施工工艺
3.1涂层设计
  ChemLINE 784重防腐涂料适用环境广泛，可用于钢铁，混凝土表面，其树脂还可用于制作玻璃钢，均能取得良好的防腐蚀效果。下表为推荐的涂层应用方案：
涂覆基层    推荐干膜厚度
钢材    300µm
混凝土    500µm
3.2 施工工艺
3.2.1施工环境要求：涂覆表面的温度不能低于15℃，相对湿度必须在70%以下，并高于基层露点温度3℃；表面应没有水滴以及明显的泛水。施工的最佳温度是20~25℃，在这个温度下涂覆性能最好，温度太高会缩短油漆在罐里的使用寿命。
3.2.2表面预处理：
钢铁基面：要求喷砂处理达Sa2.5级，粗糙度75~100微米。
混凝土面：喷砂是首选的简易方法。然而如果是在混凝土容器中就会有过多的泥浆、碎块、  松土等，那就还可以用粗砂纸对混凝土表面进行打磨，然后用ChemLINE 784专用底漆进行涂布打底。
3.2.3表面喷砂后检验：表面处理后，所有部位均要吸尘，去除所有吸附在表面的粉尘和细小研磨颗粒。检测表面粗糙度。
3.2.4调漆  将漆的两组份按单位比例在容器中混合均匀:
3.2.5涂覆;  无气喷涂。
3.2.6固化时间及温度
在涂覆至设计要求厚度之后，就需要选择下列之一的固化条件：
    在混凝土表面上涂敷，环境温度25℃下： 24小时后可以走人； 3天后可以过车。
    在槽体、容器表面涂敷，使用强热空气固化。
3.2.7涂层质量检测：简易检测方法可用MEK（甲乙酮）擦试50次，铅笔测试涂层表面硬度达到 9H。

四、ChemLINE 784工业应用
ChemLINE 784系列重防腐涂料具有高度耐蚀、耐温、耐磨，高韧性等优异性能，使其在防腐蚀领域，特别是重防腐领域有着优异的表现，能长期服役于苛刻的腐蚀环境中，自1987年其前身Siloxirane应用于电厂烟囱防蚀以来，在美国、欧洲各地大量应用，已有近二十年成功经验，已取得成功应用的领域有：
电力工业    FGD系统、烟囱、烟道
造纸和纸浆工业    浸煮器、脱色槽、漂白系统等
污水处理    槽体，净化器，冷凝器，中和器，混凝土内衬等
运输业    铁路液体储罐、移动储罐、ISO 罐、公路液体储罐
海运业    化学品专用远洋货轮
化工行业    槽体，容器，废物处理，设备内衬，化工车间地坪等
食品、医药行业    储罐、地坪
军事工业    地坪、船舶防锈漆
钢结构    酸洗槽，酸储罐，废酸中和装置等
高技术领域    无尘室，洁净地坪等
典型案例：
工业洗涤塔：
澳大利亚新南威尔士波特兰冶炼集团公司的两个巨型洗涤塔，用碱溶液冷却洗涤熔炼过程中产生的废气（含有HF、SO2、SO3、浓缩有机气体和NO2）,温度100~250 ºC，随洗涤过程进行，不同浓度的硝酸、氢氟酸和硫酸不断增加，存留于洗涤塔底部。该公司选用多种材料，经18个月测试，仅有基于Siloxirane的涂料（后发展为ChemLINE 784系列)被选中，用于洗涤塔内外防腐保护，内部涂层厚度400µm。使用1年多后，经检测涂膜完好如新。
中和塔：
汽巴精化中和塔，用碱中和盐酸和磷酸，温度<100 ºC，选用ChemLINE 784系列涂料保护，经多年使用证明该材料性能优异。
烟囱烟道：
1989年，美国ELKRAFT 电力系统公司装机容量698 MW火力发电厂采用湿法脱硫，脱硫后烟气（含930PPM SO2 加SO3）温度150Cº—260ºC，经由烟囱排放，烟囱防腐采用ChemLINE 784系列涂料保护，至今安全运行。
1995台湾塑胶工业有限公司废气处理烟道，温度<93 ºC，腐蚀介质有盐酸,硫酸, 磷酸, 氢氟酸，采用ChemLINE 784系列涂料保护，效果良好。
储罐：
美国Hukill化学公司处理再生溶剂（甲乙酮、丙酮、甲醇、全氯乙烷等）温度-29~49 ºC的混凝土储罐内壁防腐，美国Bp化学公司93-98%硫酸储罐内壁防腐，美国通用电气93%-98%硫酸和碱储罐内壁防腐，美国德州Goodrich公司各种含氯溶剂（二氯乙烯、三氯乙烯）储罐的内防腐等，在测试了几十种防腐涂料后，最终选择ChemLINE 784系列涂料，成功解决了防腐难题。
运输罐：
杜邦公司5个运输镀银液和硫酸的罐车罐；美国波音公司运送铬酸，盐酸，硫酸的运输罐；美国陶氏化学运送EDA，橡胶拖车罐；美国密西西比运输公司罐车运输93-98%硫酸的火车罐车等均选用ChemLINE 784系列涂料进行保护，不仅成功解决防腐难题，而且清洗方便，换装快捷，提高了运输罐周转效率。
混凝土表面：
美国运输部在高速公路和火车站沿线所有停车场和储槽设置危险化学品专区，要求地坪耐多种化学品，经实验室对70种地坪涂料的检测，选中ChemLINE 784系列涂料，并在康涅狄格州大量应用，成功解决了危险品渗漏对地坪的腐蚀问题；
美国佛罗里达廷德尔空军基地小型机库出于环保要求，选用地坪涂料，要求经受载重车辆碾压，拖车钢轮的磨损，且能耐受硫酸、甲叉、氯化物、JP-5燃油、液压油等近40种化学物侵蚀，抗渗达到美国环护署的规定，至少保用5年。原选用聚氨酯类地坪，不到18个月失效，若继续使用每两年重涂一次，费用惊人。经多种材料比较，选定ChemLINE 784系列涂料完全达到使用要求。成功解决了长效、耐压、抗磨，防滑，耐化学品侵蚀问题。

五、前景展望
随着中国经济的持续腾飞，在各行业制造工艺、技术设备突飞猛进的同时腐蚀问题及环境问题越来越受到重视，防腐蚀任务日益严峻，面对复杂的腐蚀介质，现在国内常用的树脂、涂料、橡胶、不锈钢等传统材料已不能满足防腐蚀的选材要求，而ChemLINE 784以其高度耐蚀、耐温、耐磨，高韧性，环保，长效等诸多特点，弥补了传统耐蚀材料的不足和局限，为我国防腐蚀材料领域提供了一种优异、可靠、长效的技术解决方案。
参考文献：
[1]李国莱 张慰盛 管从胜等编著，重防腐涂料，北京：化学工业出版社，1999，195-201；