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环氧改性有机硅树脂——防腐涂料的最佳解决方案

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0 引言
一直以来,防腐都是一个艰巨而昂贵的问题。例如钻井平台、桥梁、储罐、甲板、钢结构、混凝土墙体和地坪等等的保护都需要大量的人力、物力和财力。使用防护涂料是最佳的保护方法之一。传统的防护涂料主要为有机树脂体系。由于操作条件的多变性,常常需要多层涂装施工。典型的多层涂装主要由富锌底漆、耐腐蚀的环氧中涂以及耐候的聚氨酯面漆组成。涂料行业对防护成本的降低特别关注。本产品的特点即为将三涂层体系合并为二涂层体系(图1),仅需单层面漆就足以保护富锌底漆,因而可以缩短施工时间,减少过度喷涂,大大简化了维护保养工艺,此外,减少涂装次数与过度喷涂还可避免70%的溶剂挥发。
防护涂料的涂层结构
 
1 新型的环氧改性有机硅树脂
通过研究硅树脂的无机化学特性,我们将有机物和无机物进行结合,开发出一种用于防护涂料的新型树脂——硅氧烷杂化聚合物,由于主链上的[—(Si—O)n—Si—]结构非常稳定,聚硅氧烷树脂的耐热性与耐UV 辐射性能特别优异。聚硅氧烷聚合物的理想结构参见图2。
聚硅氧烷聚合物的理想结构
环氧- 有机硅杂化树脂可通过脂肪族环氧与聚硅氧烷进行缩聚反应而制得,通过精确控制树脂的相对分子质量、接枝度、有机取代基团R 以及官能度,可以调整聚合物的反应活性和技术特性。这种创新的化学结构具有独特的物理性能,可作为耐久性优异的基料用于防护涂料。

2 改性树脂在双组分防腐涂料中的应用
2.1 涂料配方
双组分环氧有机硅防腐涂料的配方见表1。
双组分环氧有机硅防腐涂料的配方
2.2 物理性能
双组分环氧有机硅防腐涂料的物理性能见表2。
环氧有机硅防腐涂料的物理性能
2.3 耐久性
老化5 000 h 后的试验结果见表3。
老化5 000 h 后的试验结果
注:基材:裸钢板;表面处理:喷砂处理,Sa 2.5 级;测试前老化/干燥时间:室温气干10 d ;双层涂装体系组成为:75 μm 环氧富锌底漆+ 125 μm 环氧有机硅面漆;对比涂料:75 μm 环氧富锌底漆+ 125 μm 环氧中涂+50 μm 聚氨酯涂料;评级:1 级—优异;3 级—满意;6 级—差。
与目前涂料行业对防护涂料的性能测试要求相比,本实验中所测指标的认可标准更为苛刻。评估保光、保色性的方法,是将基于环氧有机硅树脂的涂料进行紫外光加速老化后再进行评估。众多因素中,保光、保色性这两个指标,有助于描述涂料的耐候性以及对气候相关影响因素,如阳光、湿度、风和温度的耐受能力。表3 结果表明:环氧有机硅涂料的保光、保色性优于聚氨酯涂料。
2.4 耐化学品性
耐化学品性测试结果见表4。
24 h 和7 d 耐化学品性测试结果

注:基材:裸钢板;表面处理:喷砂处理,Sa 2.5 级;测试前老化/干燥时间:室温气干10 d ;双层涂装体系组成为:75 μm 环氧富锌底漆+ 125 μm 环氧有机硅面漆;对比涂料:75 μm 环氧富锌底漆+ 125 μm 环氧中涂+ 50 μm 聚氨酯涂料;评级:1 级—优异;3 级—满意;6 级—差。
 
3 应用领域
双组分环氧有机硅防腐涂料的应用广泛,包括储罐外壁、海上平台、海上建筑物、桥梁、船舶外部、钢结构、混凝土墙体和地坪,以及铁路客车的外部等。

4 结语
环氧- 有机硅杂化树脂可通过脂肪族环氧与聚硅氧烷缩聚反应而制得,这种创新的化学结构具有独特的物理性能,使得这种新型环氧有机硅涂料仅需单层面漆就足以保护富锌底漆。因此采用这种新型的环氧有机硅树脂可以缩短施工时间,减少过度喷涂,大大简化了维护保养工艺。此外,减少涂装次数与过度喷涂还可避免70% 的溶剂挥发。可用于常温固化的双组分热固性涂料,具有超高的固体分和极低的VOC(挥发性有机化合物)含量。脂肪族聚硅氧烷杂化树脂的开发,能够激励传统的防护涂料行业进行技术革新,使涂料获得诸多特点:
● 固体分含量超过90%,降低VOC ;
● 采用常规施工设备就可进行高固体分涂料的施工;
● 高湿度或低温不影响固化过程;
● 和聚氨酯面漆相比,保色、保光性非常优异;
● 双层涂装也可获得最大的防腐效果;
● 对各种化学品的耐受性优异;
● 与必须多层涂装的有机涂料体系相比,更具性价比;
● 符合关于健康、安全和环境保护的相关条例,降低溶剂释放,不使用对健康有损害的树脂、交联剂或含重金属的物质。
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