防腐涂料涂裝行業正在興起綠色革命

從20世紀90年代初開始,世界發達國家進行了“綠色革命”,促進了涂料工業的發展向“綠色”涂料方向大步邁進。以工業防腐涂料為例,在北美1992年常規溶劑型涂料占49%,到2000年降為26%;水性涂料、高固體份涂料、光固化涂料和粉末涂料由1992年的51%上升到2002年的74%。在歐洲,常規溶劑型涂料由1992年的49%將降到2002年的27%;而水性涂料、高固體涂料、光固化涂料和粉末涂料將由1992年的51%增長到2002年的73%。
  
  據專家介紹,“綠色”重防腐涂料工業開發近10年的進展,產生的主要品種包括無溶劑涂料、粉末涂料和水性涂料,具體又可分為高固體分涂料或無溶劑涂料、熱固性重防腐環氧粉末涂料、水性環氧涂料。關于高固體分涂料或無溶劑涂料。
  
  據專家介紹,隨著人類對環保重視程度的加深,高固體分甚至有100%固體分涂料應運而生。普通防腐涂料中均含有大約40%左右的可揮發物,它們絕大多數為有機溶劑,在涂料施工后揮發到大氣中,污染了環境。因此提高涂料的固含量,降低其揮發分,對涂料的應用及其工業發展具有非常重要的意義。
  
  國外已研制出固體含量高達95%的防腐涂料,該涂料性能優異,已在油田及水電工業上應用,并取得很好效果。劉俊峰等人采用改性環氧和聚氨酯預聚物制備的高性能高固體分涂料其固含量達97%,涂料一次涂敷厚度在150mμ以上,同等條件下涂層中針孔數量比普通防腐蝕涂料少2/3以上。
  
  實驗結果表明,在10MPa壓力下,膜厚為300μm的試樣在氣相H2S和CO2及其水溶液中浸泡20h后,涂層無破裂、剝落和失光等現象,電火花檢驗無破壞漏點。據專家介紹,山東海洋化工研究院的蔣健明,比較了不同環氧樹脂、環氧固化劑、顏填料、助劑等的特性,制備了厚膜型無溶劑環氧涂料,并進行了各項性能的檢測,結果表明該涂料是具有極低的VOC含量,符合環保要求,其涂料施工性能和機械性能主要決定于環氧樹脂、環氧固化劑、顏料和助劑的類型。一次施工可得厚膜,減少施工道數,提高工作效率;涂料的密閉性高,大大提高了涂料的防腐壽命;由于極低的VOC而減少環境污染,尤其適用于一些密閉狹小、不易日常維護且需要長效防腐的鋼構件。
  
  熱固性重防腐環氧粉末涂料又稱熔結環氧粉末,開發于上世紀五六十年代,實現了工業化生產,30多年來經過不斷的發展完善,這項技術已經走向成熟,迄今為止已有105km以上的管道使用了熔結環氧粉末。據專家介紹,中國熔結環氧粉末技術起步較晚,上世紀80年代才開始引進和消化國外先進的環氧粉末及工藝、設備。據預測粉末涂料比重從全球來看,現在占工業涂料的10%左右;而西歐的粉末涂料最成熟,已占到15%以上。1995年為8%,2000年為12%,2005年為17.5%,2010年將超過20%,僅次于水性涂料的23%。預計今后幾年內,工程用粉末涂料以其優良特性將在粉末涂料市場占有舉足輕重的地位。專家測算按近年來我國涂料產銷量遞增的平均速度計算,2006年我國涂料工業以10%的速度增長,全年涂料需求達400萬噸以上。市場供略大于求。生產增速將保持在8%左右,可逐步消化前兩年發展過快的情況。
  
  我國熱固性粉末涂料產量2002年就達270萬噸,首次超過美國而成為全球熱固性粉末涂料第一生產、消費大國,幾年來一直保持25%以上的增長速度,2005年產量達到500萬噸,占工業涂料的12.5%。
  
  產品品質、性能、環保指標方面也有長足進步。
  
  國際巨頭阿克蘇、杜邦、PPG宣威、羅門哈斯等大型涂料企業均看好中國粉末涂料市場,紛紛在中國拓展粉末涂料業務,國內企業也紛紛上馬,形成了群雄逐鹿的局面。未來中國粉末涂料市場將形成四大需求。最快增長領域是船舶工業、管道工業。最大需求產業是汽車工業。重要應用方向是熱敏材料。使用前景廣闊的是建筑和戶外設施。為滿足化工、冶金、核電、石油、天然氣、輸水等重腐蝕環境下的異型構件和管道等長效防腐的需求,中國科學院金屬研究所張立新等人,研制出了SEBF熔融結合環氧涂料,和SLF高分子復合環氧涂料2大系列重腐蝕防護涂料。SEBF熔融結合環氧粉末涂料是熱固性單組分粉末涂料,它具有耐磨和結合力強等特點。SLF是雙組分無溶劑常溫快速固化型高分子合金涂料,它也具有較好的物理和化學性能。
  
  20世紀90年代初廊坊燕美公司率先推出了重防腐系列環氧粉末涂料,填補了國內空白,并成功運用于中國各大油田和陜西一北京天然氣輸送管線、澀北一西寧一蘭州天然氣輸送管線等國家重點工程,取得了明顯的經濟效益和社會效益。目前大慶慶魯化工有限公司吳希革,已將自己研制生產的環氧樹脂重防腐粉末涂料,應用到杭州灣跨海大橋鋼管樁防腐、西部管道工程之中,取得了良好的效果。我國重防腐粉末涂料專用環氧樹脂和固化劑已實現國產化,利用酚醛樹脂中的酚羥基或羥甲基和環氧基反應實現對環氧樹脂的改性,酚類固化劑因與環氧樹脂結構相似,因此相容性好,制得的涂膜耐蝕性、韌性遠優于酚醛環氧體系。所以應用更加廣泛,PH-1酚類固化劑固化環氧時主要是通過酚羥基和環氧基發生醚化反應交聯成膜的。當然固化過程中仲羥基也能和環氧基反應。由于空間位阻效應及反應活性原因,反應極其微弱。催化劑有季胺類、咪唑類、硼化物等。一般咪唑較為常用,咪唑環上的亞氨基與環氧基團進行反應生成的加成物相當于叔胺起催化作用。
  
  中國船舶工業總公司第11研究所虞子森等人,針對國內外粉末涂料的現狀研制了NOX-1高溫強防腐粉末涂料。據專家介紹,主要由3大組分構成:上海船舶工藝研究所為研制NOX-1粉末涂料專門研制生產的高性能熱固性NOXE樹脂,該樹脂固化后的熱變形溫度可達279℃,為國內首創;與NOX-1性能相匹配的特種芳香性氮雜環化合物固化劑;與NOX-1性能相當的填料和顏料。NOX-1的噴涂工藝可采用常規粉末涂料的噴涂工藝,即靜電噴涂、流化床浸涂和熱噴涂。以熱噴涂為例:將大型工業管件或容器的內壁、外壁進行化學處理或噴砂處理,除去油污或鐵銹;將處理過的設備置于烘箱中預熱至220℃,將NOX-1粉末涂料噴灑到預熱工件的表面,粉末涂料在熱的管件表面上立即熔化、流動形成一張連續、光滑夾帶的防腐涂層,涂層厚度控制在350±50μm,將噴涂好的工件再置于烘箱內,于200℃固化30min,涂層變得堅硬密實,熱變形溫度高達273℃,可耐多種介質的腐蝕和破壞
  
  水性環氧涂料――采用環氧樹脂水乳液作為環氧基組份,水溶性胺類作為固化劑,配制成雙組份水性環氧樹脂防腐底漆,適用于對溶劑散發要求極為嚴格的非水下鋼結構,并且在硬度、抗腐蝕性、施工配套性等方面都具有與溶劑型環氧涂料相當的性能,有效地降低了VOC含量,是防腐涂料的發展方向。典型的水乳型環氧防腐涂料以苯乙烯、丙烯酸及其酯類作單體,環氧樹脂作改性劑,采用非離子和陰離子表面活性劑的混合乳化劑,過硫酸鉀作為引發劑進行乳液聚合,得到環氧樹脂、丙烯酸樹脂乳液。
  
  據專家介紹,在涂布后利用丙烯酸的羧基和環氧樹脂的環氧基之間發生的交聯反應,使涂料固化、成膜,兼有丙烯酸樹脂和環氧的優點,既具有良好的耐水性、耐熱性、耐光性,又具有良好的附著力、耐溶劑性等優點。
  
  水分散型防腐涂料最大特點是以水為主要溶劑代替普通涂料中的二甲苯、汽油等溶劑,不僅降低了成本,且減少了環境污染,并能防火和易于運輸貯存,因而有廣闊的應用前景。據專家介紹,北京有色金屬研究總院的崔大為等人實驗證明:樹脂上的親水基團在常溫下能夠與有機成鹽劑形成有機鹽,使樹脂具備良好的水溶性;而在高溫烘烤條件下,成鹽劑能夠較快的揮發,同時樹脂上某些特定基團能夠與親水基團作用,使成膜固化后的樹脂幾乎不含親水基,在其他添加劑的共同作用下,最終漆膜呈現出憎水性。根據這一原理,開發出耐高溫堿性水腐蝕的水性防腐涂料。重防腐涂料正沿著高性能、高效率、低能耗和低污染的方向前進。良好的高耐蝕性樹脂和新型顏料、填料的開發是重防腐涂料發展的關鍵;開發長效型綠色環保涂料是今后涂料發展的方向,進行環境因子作用機制研究、開發新型涂料原材料以及建立涂料的環境影響評價數據庫,有助于這一目標的實現。
 

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