今晚和师太聊了下重防腐蚀聚硅氧烷涂料，不是很了解，回来查了下。作为本周的技术话题，如有了解的，大家各抒己见。
在大部分严重腐蚀环境中,高性能的长效重防腐蚀涂料体系得到广泛的应用。目前最经典有效的重防腐蚀涂料配套体系是1 道富锌(有机或无机) 底漆,1～2 道环氧高固体分中间涂料,加上聚氨酯面漆。这一配套体系十多年来已被广泛应用于化工、桥梁、电站、船舶和海上设施等严重腐蚀的各个领域,其在沿海地区一般有10 年左右的保护周期,在内陆地区可达15 年以上。随着国民经济的发展和人民生活的提高,人们对防腐蚀提出更高的要求,既要提高长效保护的周期(如有的工程要求20 年或更长) ,又要安全、健康,符合环境保护的最新要求;既要美化环境,又要讲究成本和效益。在这方面,除了各种新型重防腐蚀涂料的研究和开发外,近几年来在聚硅氧烷涂料和氟涂料作为聚氨酯涂料的更新换代产品方面进行了大量的研究。如关于聚硅氧烷方面,据资料报道,在2002 年申请的专利占全部涂料专利的5 %。
1 原理和主要反应
利用有机- 无机混接技术,使两种材料形成一个具有共价键的聚合体网络,是聚硅氧烷的主要化学反应。混接技术主要涉及4 个方面:有机基体、无机基
体、互穿网络和真接枝。这些混接反应包括了脂肪族环氧改性聚硅氧烷;丙烯酸改性聚硅氧烷;丙烯酸尿烷改性聚硅氧烷;硅溶胶混接物和有机硅溶胶等。混接技术利用了有机物的最佳特性(容易加工、挠性、韧性、光泽和室温固化) 和无机物的最佳特性(惰性、硬度、附着力和耐化学性,耐高温、耐候、耐紫外线和耐磨) 等。
聚硅氧烷和聚氨酯涂料比较,最主要的是保光保色性好且不含异氰酸酯。在保护性方面和安全、健康和环保方面优于聚氨酯涂料。聚硅氧烷的杰出保光保色性来源于硅氧键的强度( Si —O —Si 的强度为446 kJ / mol) 比碳- 碳键(C —C 的强度为358 kJ /mol) 的强度高,因此需要更高的能量才能把它打开。
典型的环氧聚硅氧烷涂料固化有2 个主要反应。
(1) 由氨基聚硅氧烷与环氧反应形成混接的环氧聚硅氧烷:
RO —(Si —O) y —R —NH —R —NH2 + (C2H3O) —R —(C2H3O)
RO —(Si —O) y —R —NH—R —NH—CH2 —CHOH—R —(C2H3O)
(2) 烷氧基之间的反应以及与水分(湿气) 的反应生成氨基聚硅氧烷和醇:
RO —( Si —O ) y —R —NH —R —NH2 + RO —( Si —O ) y —R —
NH —R —NH2 + H2O
H2N —R —NH —R —(O —Si ) y —O —( Si —O) y —R —NH —R —
NH2 + ROH
采用不同的材料混接,其反应及漆膜性能会有很大的差别。在实验室里,在这方面已经做了许多试验,并且认为由脂肪族环氧和丙烯酸尿烷混接的聚硅
氧烷具有非常优异的制漆性能、耐候、保光保色性和耐化学性。
2 性能试验
2. 1 保光保色性能
在实验室根据ASTM G 53 —93 做了聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料的加速老化试验(QUV - A) 。结果显示,聚氨酯涂料在2 000 h 时还能保持初始光泽
的75 % ,到4 500 h 光泽只剩下原来的10 %左右。而聚硅氧烷涂料在4 500 h 时光泽仍然可达到初始光泽的75 % ,8 000 h 时光泽仍可达原来的45 %左右
2. 2 其他性能试验
其他性能试验结果见表1 。
表1 典型的聚硅氧烷涂料的实验室试验结果
检验项目指 标标 准
附着力(拉脱法) / MPa > 20 ASTM D 4541
耐磨性(泰伯尔法) / (r·min- 1) 1 000 ASTM D 4060
柔韧性(125μm 干膜) / mm 25 ISO 1519 —1973
耐大气曝晒优ISO 12944 —5
耐盐雾性/ h 1 000 ASTM B 117 —95
冷凝试验/ h 2 160 ASTM D 4585
耐冲击(115 mm钢板) / (kg·m) 0157 ASTM D 2794
3 配 方
可以用无机- 有机硅氧烷混接物作为混合基料和环氧、烷基氧官能团作为侧链,用氨基硅烷和聚胺作为固化剂配制涂料。下面是一个最基本的配方实例。
表2 耐腐蚀双组分环氧硅氧烷混接物涂料配方
组分 名 称商品名
质量
分数/ %
A 硅氧烷树脂Siloflat ED 6414
蓝颜料Heliogenblue L 6901 F 116
钛白粉Kronos 2160 2415
滑石粉Talkum AT extra 210
抗气剂Tego Airex 900 015
气态硅Aerosil R 972 110
溶剂Butylacetate 适量
B 氨基硅烷Dynosilan AMEO 710
聚胺Jeffamine T 403 510
表2 配方提供了在25 ℃时良好的施涂性能,包括415 h 的混合使用期,4 h 的干燥时间和6 h 的最小重涂间隔。
4 特性和应用范围
4. 1 特性
聚硅氧烷涂料具有以下3 个方面的特性:
(1) 漆膜的保光保色性优异、光泽高、装饰性好、耐腐蚀性、耐化学性能优异,并且漆膜的物理机械性能好,漆膜干燥速度快,施工效率高,且耐沾污,易清
洗;
(2) 涂料施工不用涂覆中间涂料而减少了涂层道数,可以在0 ℃以上施工和固化,成膜性能高,膜厚在125μm 以上;
(3) 为高固体分涂料,VOC 含量低,不含异氰酸酯,气味小,具有安全、健康和环保的特点。
4. 2 应用范围
聚硅氧烷涂料可用于桥梁、海上平台及高岸设施、风力发电站、油罐外部、管道及阀外部、载重汽车及大型机械和其他严重腐蚀环境下的钢结构中。
5 配套体系及施工
采用富锌(无机或有机) 底漆加聚硅氧烷面漆共2 道涂层的配套体系代替由富锌底漆加环氧中间漆加聚氨酯面漆的3 道涂层配套体系,在大气自然曝
晒、加速老化和盐雾等试验中,证明其防护性能基本一致,甚至略优于后者。
采用2 道涂层的涂料配套体系施工,富锌底漆(无机或有机) 膜厚50 μm ,聚硅氧烷面漆膜厚125μm ,涂层总厚度可达175μm。
由于聚硅氧烷涂料为厚浆、高固体分涂料,喷涂一道膜厚即可达到125μm ,如果不加稀释剂,甚至可以达到250μm。如果要求表面有很好的流平性,可
以加适当的稀释剂。
建议采用无空气喷涂。不可使用辊涂,以避免产生很难消除的气泡。
在多孔性底材或无机硅富锌底漆表面施涂时,为避免气泡的产生,建议先采用雾喷工艺,待气泡逸出后,再涂一道面漆。
