1 前言
对于钢铁防腐蚀的方法很多, 但为简单适用的是涂料保护法。针对钢管或钢板在运输和贮存过程中的锈蚀现象而研制的一种硬膜防锈涂料。硬膜防锈涂料的特点应是: ( 1) 是一种无色透明, 相当于防锈清漆的涂料; ( 2) 为便于生产线上叠放包扎, 漆膜必须常温快干、少有流挂, 且不粘连;( 3) 有时材料要经远洋运输、裸露在外, 除要求涂料有一定的物理机械性能如附着力、硬度之外, 还要有较好的耐盐雾、耐湿热、耐紫外光等防腐耐候性。涂料的贮存稳定性至少在半年以上, 因此该涂料不宜添加任何防锈防腐颜、填料, 而又要达到特定的防锈防腐要求, 是具有一定难度的。在石油化工行业, 亦将这种特殊的防锈涂料称作硬膜防锈涂料或硬膜防锈油。我们选用改性醇酸树脂结合纯酚醛树脂改性和油溶性缓蚀剂取得了满意的效果。
2 实验部分
2.1 改性醇酸树脂配方和工艺
2.1.1 原材料配方( 见表1)
2.1.2 制备工艺
将油及季戊四醇投入反应釜内, 搅拌升温至160 ºc 加入黄丹, 再升温至( 235~ 240) ºc 保温, 醇解至1: 5 乙醇( 95% ) 清, 降温至200 加入苯酐、改性剂及回流二甲苯, 升温至( 190~ 210)ºc 分段酯化, 直至酸值<100mgKOH/ g , 粘度>8s ( 格氏管/ 25ºc ) , 降温、兑稀、过滤、备用。
2.1.3 技术指标
2.1.3 技术指标
( 1) 外观: 浅黄透明、无杂质;
( 2) 酸值: < 10mgKOH/ g;
( 3) 粘度: ( 8~ 12) s ( 格氏管25ºc ) 。
2.2 纯酚醛液的配方和制备工艺
2.2.1 配方( 见表2)
2.2.2 制备工艺
先将二甲苯投入反应釜, 升温、搅拌、慢慢加入纯酚醛树脂, 在80ºc 左右保温, 待溶解透明后降温、过滤、出料, 备用。
2.2.3 技术指标
( 1) 外观: 浅黄透明, 无杂质;
( 2) 固体分: ( 50 士 2)% 。
3 硬膜防锈涂料的配制
3.1 涂料配方( 见表3)
3.2 配制工艺
将改性醇酸树脂和纯酚醛树脂液投入调漆缸搅拌混合, 再加入缓蚀剂、催干剂、硅油和二甲苯搅拌混匀。取样透明均匀, 即可过滤包装或存放熟化, 析出底部沉淀物后再过滤包装。
4 性能指标
硬膜防锈涂料性能指标见表4。
5 结果与讨论
5.1 成膜物
由于该涂料不含颜、填料, 因此成膜物对保证防锈性能起着关键作用。可供选择的成膜物很多,如醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氯化橡胶、高氯乙烯等, 但要平衡适宜的性价比及多种成膜物的互补性, 选择了纯酚醛树脂和改性快干醇酸树脂。因纯酚醛树脂漆膜快干, 具有高的粘接性和附着力, 低的蒸气和氧渗透性、很好的耐水、耐热、耐化学品性, 但涂膜脆性偏大、耐候性欠佳。而经过特定改性的醇酸树脂可以取长补短。
5.2 油溶性缓蚀剂
油溶性缓蚀剂大多数是含有非极性基团和极性基团的有机化合物, 其溶于矿物油及油溶性成膜物中, 能大大提高油膜保护金属、抵抗大气腐蚀的性能, 而增强对金属的防锈作用。其选用原则应是: ( 1) 色浅、无臭、低泡;( 2) 添加量少、溶解性好、化学反应性低; ( 3) 无毒或微毒、使用安全无公害、无腐蚀; ( 4) 有较好的性价比。
根据以上选用原则和表5 的性能评价, 选择了司本- 80、无锡石油磺酸钡( 锡T701) 、杭炼石油磺酸钡( 杭T 701 ) 、南京二壬基萘磺酸钡( T705) 、羊毛脂、氧化石油酯钡皂( T743) 等缓蚀剂进行了溶剂溶解性和硬膜涂料溶解稳定性对比试验, 其结果见表6。
从表6 的试验结果看, 由于缓蚀剂的极性基团结构的不同、极性强弱不一、加上杂质的存在, 与溶剂和树脂的相容性存在着明显的差异。为此, 选择几种溶解性较好的缓蚀剂配制涂料进行耐盐水对比试验, 结果见表7。
从表7 显示出T- 705 的防锈效果好, 但价格较贵; 杭炼T701 优于无锡T701, 从产品外观亦比较纯净、呈半透明状, 估计是经过精制处理,杂质较少; 司本- 80 系山梨醇单甘油酯类, 耐水解性相对差一些。综合考虑其性能和价格, 生产配方选择杭炼T701 防锈剂。
5.3 催干剂
5.3 催干剂
在成膜物中, 纯酚醛树脂属挥发性干燥型, 其具有快干性; 而改性醇酸树脂仍属氧化干燥型, 必须添加催干剂, 才能吸氧干燥。选用新型全能催干剂代替传统的环烷酸催干剂可以达到用量少、干性快的要求。
5.4 溶剂
所用溶剂应对树脂、缓蚀剂、催干剂等均有较好的溶解性, 同时要求挥发速度较快、利于快干性。通过测定二甲苯与极性溶剂混合后的溶液闪点得到如下结论: 一是体系中加入少量的含羰基官能团的溶剂( 如酯、酮) , 可降低闪点; 二是通过加入4% 丁醇或8% 异丁醇( 质量分) 可以提高闪点。以上提高溶剂闪点的方案已做过部分试验, 尚待进一步测试、验证。
6 结论
( 1) 硬膜防锈涂料适应市场的需求, 达到了行业技术标准, 有较好的防锈防腐性能;
( 2) 其产品已批量投入生产, 供应钢管厂使用, 有较好的性价比和较佳的经济效益;
( 3) 产品原料来源方便, 生产工艺简单, 施工应用方便, 生产过程无三废;
( 4) 可广泛用于黑色金属、有色金属和合金材料的防锈保护, 特别是石油管、船舶管及型钢、板材等各种出口金属材料的防腐涂装。
