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球墨铸铁管用高氯化聚乙烯防腐涂料的制备

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0 前言
球墨铸铁管是城市供排水用的重要基础设施之一,随着中国城镇化步伐的加快,球墨铸铁管的需求量日益增多。目前国内球墨铸铁管厂普遍使用的外表面防腐形式是沥青防腐涂料,其涂膜虽然耐水性能优异,但是在耐候性、防腐性、快干性及硬度等性能方面不足,在贮存期间就经常出现涂膜失光、剥落及铸铁管生锈现象。因此,国内很多铸铁管厂家开始逐渐采用高氯化聚乙烯防腐涂料作为外表面防腐涂层。
高氯化聚乙烯树脂是由聚乙烯深度氯化的高分子聚合物,含氯量可达60%~70%,具有良好的耐水性、耐候性能、耐臭氧性能、阻燃性、耐化学品性和一定的耐油性能。HCPE树脂对于水汽、氧气及离子的渗透性低,因此能够有效地防止腐蚀介质的渗透,从而对底材起到良好的隔离封闭保护作用。另外,HCPE树脂具有较好的性价比、施工方便、涂装不受季节限制、可低温固化、重涂性好等特点。特别是采用三元共聚的方法制得的高性能HCPE,混溶性能方面得到大大提高。但高氯化聚乙烯涂膜较脆,因此在实际应用过程中常常添加柔性树脂以改善涂膜的性能,一般加入醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化石蜡和增塑剂等进行改性。
 
1 试验部分
1.1 原料及配方(见表1)
HCPE防腐涂料配方
1.2 操作工艺
(1)将部分溶剂、丙烯酸树脂、10%有机膨润土浆、分散剂混合均匀;
(2)高速分散炭黑、磷酸锌、绢云母、氧化锌、滑石粉,研磨至细度达到要求指标;
(3)在搅拌状态下,依次加入预先溶解好的高性能高氯化聚氯乙烯树脂液、氯化石蜡及助剂,分散均匀后,用甲苯调整到合适黏度。
1.3 涂料性能指标
所制的涂料性能如表2所示。
HCPE防腐涂料配方
2 结果与讨论
2.1 主要成膜物HCPE的选择
与一般的HCPE相比,高性能HCPE经三元共聚而得,在主链上连接了两个官能团,降低了分子微观规整性,改进了与改性树脂的相容性;另一方面,由于需保证涂料的高固含量以确保一次性喷涂厚度要求,就必须选用低黏度树脂。目前一般采用黏度(涂-4杯,25 ℃)小于20 s的高性能HCPE(20%的甲苯树脂溶液)。
2.2 改性树脂的选择
高性能HCPE树脂单独成膜较脆,须经其他柔性树脂进行改性,以提高其柔韧性、附着力等机械性能。通常选用的改性树脂有热塑性丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯树脂、环氧酯树脂等。环氧酯树脂耐候性能较差,涂膜易失光及粉化;醇酸树脂及聚酯树脂虽然耐候性稍好,但是干燥速度太慢,涂膜很容易产生压痕,影响铸铁管外观,满足不了球墨铸铁管连续流水线自动化作业的要求。而热塑性丙烯酸树脂在耐候性及快干性方面都有优势,能保证铸铁管喷涂30min后涂膜无明显压痕,因此其是应用铸铁管HCPE防腐涂料中改性树脂的最佳选择。
2.3 增塑剂的选择
为更进一步增进涂膜的柔韧性及附着力,添加增塑剂是一种显著有效的办法。合适的增塑剂必须增塑效果明显、与树脂混溶性好及易溶于体系等以保证物料的稳定。目前常用的增塑剂有氯化联苯、二丁酯、二辛酯、氯化石蜡等。综合考虑,选用价格便宜、耐腐蚀性佳的氯化石蜡(含氯量52%)为好。
2.4 助剂的选择
由于球墨铸铁管需一次性厚涂,因此涂膜易产生流挂问题。常用的抗流挂剂为有机膨润土、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油及气相二氧化硅,本文通过合理制作工艺,选用价格便宜的有机膨润土即可达到防流挂效果。另外,由于铸铁管表面粗糙,常有灰尘及渣滓,喷涂时涂膜易产生鱼眼等弊病,通过选用底材润湿剂、流平剂等,即可解决这方面问题。
2.5 颜填料的选择
为提高防腐涂料的防腐性能、使用寿命及机械强度等性能,常添加一些颜填料。本文通过选用低重金属、低污染和防锈能力较好的防锈颜料磷酸锌及氧化锌,以提高涂膜的复合增效防腐能力。选用片状颜料云母粉,目的为减少水蒸气的渗透及抵挡紫外光对涂膜的破坏。选用滑石粉,一方面为了降低成本,另一方面是其不易沉淀,并可使其他颜料悬浮,即使沉淀也易搅起。
 
3 结语
本文选用三元共聚法生产的高性能HCPE与热塑性丙烯酸树脂进行混拼,制得的防腐涂料具有优异的耐候性能、耐腐蚀性能及干燥速度快等优点,且具有低黏度、高固体分及成本适中等特性,较好地解决了在较低成本的基础上提高球墨铸铁管防腐涂料产品防腐蚀、快干性及耐候性能的技术难题,可作为传统的球墨铸铁管用沥青防腐涂料的升级换代产品,市场应用前景十分广阔。
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