氟硅防腐涂料应用探讨|工业腐蚀与防护

张作华

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[复制链接] 只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2022-11-14

氟硅防腐涂料应用探讨

赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主张作华

目前防腐涂料的品种日新月异，功能型耐蚀材料层出不穷。据涂料研发专家预测，今后防腐涂料发展方向以高固低粘，无溶剂，低表面容忍，综合性能强的健康环保型为主；重点是发展具有前沿技术的含“氟、碳、硅”防腐涂料。氟硅防腐涂料就是此类材料的典型品种之一，它是以氟硅改性树脂、特殊颜填料、溶剂、助剂等与固化剂组成的双组分重防腐涂料。

氟硅重防腐涂料的研发创新是从分子设计开始，关键在于耐蚀耐热的主链段，将大分子的氟硅树脂降解成小分子利于其高渗透作用，在氟硅树脂加上活性的异氰酸酯（NCO）基团，预埋催化剂在空气中可以快速交联反应形成互穿网络（IPN）并且固化。具体原理是：氟硅防腐涂料通过特殊的工艺降解处理的有机氟硅聚合物，采用了NCO封端，链段预埋多官能的活性基团，在氧和水分子存在条件下自行交联形成互穿网络聚合物（IPN），使得防腐涂料渗透到被防护物的表面，填充表面的凹坑，实现氟硅防腐涂料与基体的牢固结合，并形成高度致密的防腐层。氟硅防腐涂料理化性能显示其具有良好的光泽和保色性，卓越的耐化学介质性，突出的耐油性，优异的耐老化性，低表面能的自清洁作用，低摩擦性，耐高低温性，耐候性、防水性等。氟硅防腐涂料对环氧、聚氨酯、丙烯酸酯、氨基、不饱和聚酯等多种底涂具有很强的附着力，在建筑、桥梁、石油、化工、储罐、管道、发电、矿山、海工、能源等诸多领域广泛应用。经过测试氟硅防腐涂料的理化性能超越了一些传统的防腐涂料。

防腐涂料尽量满足各种各样的要求，才能最大限度的实现使用效果和经济价值。因此氟硅防腐涂料根据需要，在氟硅树脂基础上，复合添加各种具有特种性能的材料，配制成某种功能型防腐涂料。如可以添加无机材料，保持了原有材料的强渗透性，附着力，耐腐蚀性，增加了涂层的耐磨性，耐冲刷性，耐高温300℃，提高了涂料的柔性，确保涂层在热胀冷缩环境下不开裂和脱落，增强了耐火性能不易燃，安全可靠。其涂层光滑，不易结垢，可轻易清除设备内外壁结晶；也可添加纳米级碳化硅，超耐磨，而且表面光亮，摩擦小，耐高温高压，耐硫化氢和二氧化碳，耐应力腐蚀，抗冲击不怕磕碰，能够与聚氨酯保温层，PE层良好附着；特别适合燃气，热力，石油，化工在盐碱地埋地输送管道的内外壁防腐；也可以添加碳纤维，提高抗冲击强度，其抗拉强度可达碳钢的11倍；弹性模量与碳钢相似与钢管协同变形有效应对管网应力腐蚀，可实现对管网焊缝，弯头等薄弱环节的加强防腐，保持官网整体的使用寿命。当腐蚀管道或者设备不具备更换条件时，可进行加强处理，防腐层承压2MPa以上，与聚氨酯保温层，PE层和混凝土附着力强，适合管道接头补口，设备设施修补及加强防腐。氟硅防腐涂料表面非常光滑，自清洁耐污，耐冲刷，耐盐雾1400h，常常用于轮船，海洋平台，海洋设施，码头，风电设施等户外结构的防腐。优异的耐候性，抗渗防水，耐紫外线及耐高低温（-50℃-300℃）又赋予其能够用于极端严寒或者高温环境下的金属及混凝土和木材的防护，克服了传统材料在3℃以下无法施工的难题，环境温度-25℃以上即可。氟硅防腐涂料特殊的性能可以替代一些传统防腐涂料所不能应用的领域，以弥补传统防腐涂料适应性的不足和缺陷，发挥其更多的赋能效应，例如传统玻璃鳞片涂料与氟硅防腐涂料相比，就可以发现它们之间存在着很大的区别。

氟硅防腐涂料的施工简单，操作也很方便，和传统防腐涂料基本相似。钢铁表面施工时，需要将表面的污染物，锈层清理干净，钢丝轮打磨达到GB8923要求的St2级即可。涂装前将氟硅防腐涂料组分配比混合搅拌均匀，静置5分钟后涂装。首道底涂需要添加5-8%的磷酸锌，厚度20μm-30μm，预先对焊接部位及边角节点涂装多道（以不流挂为准），二道及以上涂层直接覆涂氟硅防腐涂料，每道涂层厚度大约50μm-60μm，总厚度达到130-180μm，对于一些酸性介质罐内壁喷涂厚度达到200μm-270μm。罐外壁防腐可以在氟硅防腐涂层上面覆涂装饰性面漆一道，如丙烯酸聚氨酯等。氟硅防腐涂料在钢铁表面涂装时，根据经验笔者建议使用高压无气喷涂的方式，30μm厚涂层涂料耗量大约0.12-0.14Kg/㎡。需要注意的是上下涂层涂装间隔时间不低于1.5h表干时间，最大不得超过24h（具体时间根据实际情况而定，如环境温度，湿度等），经过检验合格的防腐蚀涂层7-10天后才能投入使用。

混凝土表面施工时，先将表面浮浆杂质进行打磨处理干净，露出自然的毛孔粗糙状态。再将配比准确，搅拌均匀的氟硅防腐涂料与耐蚀粉料调制成腻子，修补表面坑洼及不平之处，全面批刮找平，符合平整度要求即可。涂装时首先在处理后的混凝土表面辊涂或者喷涂一道氟硅防腐涂料厚度30μm-50μm，充分渗透到水泥混凝土内部，固化后再次喷涂氟硅防腐涂料（根据需要添加色浆）厚度达到150μm。如果要求耐蚀耐磨地坪，则在氟硅防腐涂料中添加色浆和碳化硅，喷涂厚度达到300μm，表面固化后继续喷涂混合色浆的氟硅防腐涂料，厚度30μm-50μm。氟硅防腐涂料超强的渗透性能够完全封闭混凝土内部潮气，自流平性能好，硬度高，加之有机无机耐磨材料，保护水泥混凝土不受其他腐蚀性物质的侵蚀。涂层高渗透性锚固性，与混凝土粘结牢固，不可能出现如环氧地坪材料人员脱层起皮的现象，使用寿命特别长。完工后的混凝土氟硅涂料防腐层，还是耐磨耐蚀地坪涂层必须自然养护7-10天，才能投入使用。

综合氟硅防腐涂料的优异性能，概括起来大致有以下8大特点：
1. 氟硅防腐涂料具有良好的光泽和保色性，漆膜耐磨，抗碰撞，耐冲击。
2. 氟硅防腐涂料具有卓越的耐水、耐酸、耐碱、耐盐水、耐湿热、耐盐雾、耐化学介质性能。
3. 氟硅防腐涂料具有突出的耐油性，如耐矿物油、动植物油、变压器油、柴油等。
4. 氟硅防腐涂料具有优异的耐老化性，加速老化1400h，涂膜无粉化、无裂纹、不剥落。
5. 氟硅防腐涂料能够和环氧、聚氨酯、丙烯酸酯、氨基、不饱和聚酯等多种底漆配套，具有良好的附着力，除了在钢铁表面涂装还可以在混凝土及木材表面涂装。
6. 氟硅防腐涂料耐温变范围宽，能够在-50℃-300℃范围内使用。
7. 氟硅防腐涂料具有很高的自洁功能，光滑不粘，防污效果好。
8. 氟硅防腐涂料施工简单方便，可在-25℃以上环境温度下施工。

氟硅防腐涂料的8大特点赋予其在工业防腐领域的广泛应用，也赋予其在民用保护装饰领域的应用。随着涂料研发技术的深入，氟硅防腐涂料的衍生产品也会越来越多，应用领域越来越广，并显示出个性化特征。氟硅防腐涂料的研发成功和大量应用彰显出含“氟、碳、硅”防腐涂料的强大生命力。这对于我们国家腐蚀控制和重防腐材料更新换代具有积极的驱动意义，也为前沿材料的研究提供了可鉴的思路和途径。