海洋环境环氧防腐涂料的研发及性能研究
2018-04-04 10:40:28
作者：杨耀辉 来源：《腐蚀与防护》
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海洋是一个严酷的腐蚀环境，海洋水下区防腐是海洋工程的关键技术之一。海洋钢结构防腐涂层的提前失效和涂层维修带来的停工损失相当大，因此在防腐蚀方面只能采用重防腐涂料，不仅要求涂层有优异的耐水性及附着力，还要求涂层涂层有良好的耐阴极剥离性能。
本文通过对涂料成膜树脂、固化剂、颜填料、助剂的研究，研制出一种附着力强、耐阴极剥离性能优异的涂料， 可以满足海洋水下区长期使用的要求。
试验方法
1 试验原料
环氧树脂，固化剂，分散剂，流平剂，偶联剂，触变剂，普通颜填料。
2 涂层制备
首先将碳钢试板进行喷砂除锈，然后用无水乙醇清洗试板，试板的纹深度应保持在50um～75um。然后在制备好的涂料中加入适量的固化剂并搅拌均匀，涂刷在准备好的碳钢试板上，先室温固化5天，然后65℃固化24小时待用。
3 进行测试
傅里叶红外光谱分析
DSC差热分析
涂层性能测试
结果分析
1 涂料基础树脂的选择
双酚A（E-20）固化后具有较好的柔韧性，双酚F（E-58）固化后具有较高的交联密度，将两种树脂进行共混改性，可能会形成互穿网络聚合物（IPN）结构得到耐渗透性和柔韧性、附着力兼具的涂层。
（a）双酚A （E-20）
（b）双酚F（E-58）
（c）共混树脂
图1 3种涂层的DSC曲线
由图1可以看出，双酚A（E-20）涂层的玻璃化转变温度最低，双酚F（E-58）涂层的玻璃化转变温度最高，两种树脂共混后，涂层只有一个玻璃化温度，并且介于双酚A（E-20）和双酚F（E-58）涂层的玻璃化温度之间，说明两种树脂的相容性较好，共混树脂固化后以单相存在。
图2 3种树脂固化后的红外光谱
由图2可见：双酚A（E-20）、双酚F（E-58）、共混树脂固化后的谱图出现吸收峰的位置相同，说明共混树脂固化物的官能团与双酚A（E-20）、双酚F（E-58）没有明显的差异，双酚A（E-20）是以强迫相容方式贯穿于双酚F（E-58）的固化网络中，形成了互穿网络结构。
表1为共混改性后的涂层性能。
由表1可见：共混改性后涂层耐阴极剥离、附着力优于改性前，改性后涂层的柔韧性也较双酚F（E-58）有改善，确定以比例为1：1双酚A（E-20）和双酚F（E-58）混合树脂作为涂料的基础树脂。
2 固化剂对涂层性能的影响
选取了2种曼尼希碱固化剂、2种酚醛胺固化剂、2种酚醛酰胺固化剂进行研究，表2为不同固化剂固化涂层的性能。
由表2可见：曼尼希碱涂层附着力、耐阴极剥离性能较好，但涂层柔韧性稍差，醛酰酰胺固化的涂层性能总体较差。酚醛胺固化涂层的综合性能较好，酚醛胺2固化剂固化涂层性能最优，选择酚醛胺2作为涂料的固化剂。
3 颜填料及助剂的确定
根据使用要求，选取了耐腐蚀性及耐渗透性较好的云母粉、云母氧化、滑石粉、钛白等作为填料，同时考虑到涂料的施工性，选择了合适的流平剂、分散剂、触变剂等助剂，最终确定了适用于海洋环境的环氧防腐涂料配方。
4 涂料综合性能测试
NORSOK M501标准是由Norwegian石油工业提出的对海洋环境环氧涂料的要求，是目前苛刻的技术标准。
结论
确定以双酚A（E-20）和双酚F（E-58）共混树脂为环氧涂料的基础树脂；通过3种类型6种固化剂和基础树脂的匹配性研究，选择酚醛胺为涂料的固化剂，最终确定了适用于海洋环境的防腐涂料配方。
依据NORSOK M501标准对涂料进行了性能测试，结果表明，涂层具有优异的耐海水浸泡和耐阴极剥离性能，适用于海洋环境的防腐蚀。
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责任编辑：王元
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