聚脲弹性体防腐涂料在海上钢结构中的应用研究

新癯建蟓　全国中文核心期刊　王海荣　，张海信　（１．西安工业学院建筑工程系，陕西西安７１００３２　２．西安油漆厂，陕西西安７１００７７）　摘要：聚脲弹性体防腐材料具有极优异的耐化学介质腐蚀、耐紫外线等性能。介绍聚脲弹性体的配方、　合成工艺，聚脲弹性体防腐涂料的特点及其在海上钢构件防腐中的应用。　关键词：聚脲；防腐；弹性体；无溶剂　中图分类号：ＴＱ６３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—７０２ｘ（２００６）０８一Ｏｏ０６—０２　腐蚀问题目前已引起世界各国的高度重视。据统计，世　（６）优异的耐冲刷性及抗微生物侵蚀性。　界每年因腐蚀所造成的经济损失约占国民经济生产总值的　２％　４％。我国每年由于腐蚀造成的损失可达５　０００亿元以上，　２聚脲弹性体钢结构防腐涂料的制备　约占国民生产总值的５％。我国有大陆海岸线１　８０００ｋｍ，海洋　２．１配方　的开发利用在国民经济中占很大比例，中国海上石油资源量　聚脲弹性体钢结构防腐涂料为双组份交联反应型产品，　占全国石油总产量的１／４。在未来５年内，将投资５００多亿元　按ｒ／／，（Ａ组分）；ｒ／／，（Ｂ组分）＝１：１配制。其中Ａ组份为固化剂，它　在渤海建设５０个采油平台，１　１００口油井，而这些构筑物大　是由ＭＤＩ多异氰酸酯与聚醚反应而制得半预聚体（ＤＰｓ一７０　都采用钢结构，因此，海上钢构件的防腐蚀问题是我们迫切　ＭＤＩ）；Ｂ组份的组成见表１。　需要解决的课题。　表１　聚脲弹性体钢结构防腐涂料Ｂ组份的配比　１聚脲弹性体材料的特点　原材料　质量分数　原材料　质量分数　端氨基聚氧化丙烯醚（进口）　６０　钛白粉（Ｒ７０６）　２０　聚脲弹性体是目前随聚氨酯技术、无溶剂型高聚物合成　钛酸酯偶联剂（ＮＸＺ）　０．５　滑石粉（１　２５０目）　６．５　技术发展起来的一种新型无溶剂、无污染、绿色环保型防腐　三聚磷酸二氢铝（４００目）　５．０　活性稀释剂　３．０　材料，它具有以下特点：　云母玻璃鳞片（８０目）　５．０　（１）不含催化剂，固化快，３０　ｍｉｎ可达步行强度；　２．２生产工艺　（２）固体含量不小于９６％，环保，一次施工涂膜厚度可达　２．２．１　Ａ组分　０。３　０。５　ｍｍ，克服了多层施工出现的弊病；　将一定量的多异氰酸酯投入反应釜中升温并搅拌，当温　（３）具有优异的耐化学介质性能；　度升至５０—６０　ｑＣ时，加入聚醚多元醇，在７０—８０　ｑＣ保温反应４　（４）具有优异的附着力及抗渗性；　ｈ后降温出料。　（５）良好的耐紫外线性；　２．２。２　Ｂ组份　Ｂ组份为色漆，是由端氨基氧化丙烯醚、钛白粉、三聚磷　收稿日期；２００５—１０—２４　酸二氢铝、云母玻璃鳞片、滑石粉、偶联剂等在密闭砂磨机中　作者简介；王海荣，女，１９６９年生，陕西西安人，讲师。地址：西安市金　砂磨至细度不大于５０　ｍ，加入胺扩链剂调制而得。　花北路４号，电话：１３９９ｌ８５０３０８。　．６．　新型建筑材料　２００６．８　维普资讯 http://www.cqvip.com

王海荣，等：聚脲弹性体防腐涂料在海上钢结构中的应用研究　大得多，所以其凝胶时间明显延长。但考虑其毒性，我们采用　３聚脲弹性体钢结构防腐涂料性能　聚脲弹性体钢结构防腐涂料的性能见表２。　表２聚脲弹－眭体钢结构防腐涂料的－眭能　项目　性能指标　固体含量／％　９７　常　延伸率／％　４ｏｏ　规　拉伸强度／ＭＰａ　２．Ｏ　性　低温柔性　一３Ｏ℃绕ｑｂ２５　ｍｍ圆棒，涂层表面无裂纹　能　不透水性　动水压Ｏ．４　ＭＰａ，６０　ｍｉｎ不渗漏　耐人工老化（８　０００　ｈ）　粉化１级，失光１级　Ｈ２ＳＯ　（６Ｏ％，浸泡２８　ｄ）　涂层不锈蚀，不脱落　耐　ＨＮＯ３（４Ｏ％，浸泡２８　ｄ）　涂层不锈蚀，不脱落　化　Ｎ学　ａＯＨ（５０％，浸泡２８　ｄ）　涂层不锈蚀，不脱落　介　饱和尿素溶液（浸泡２　ａ）　涂层不锈蚀，不脱落　质　ＮａＣ１（１０％，浸泡２　ａ）　涂层不锈蚀，不脱落　性　能　耐重油性（浸泡２　ａ）　涂层不发粘，不锈蚀　耐盐雾试验（３　０００　ｈ）　无水泡、无锈斑　４问题讨论　４．１　软／硬嵌段含量对弹。陛体性能的影响　聚脲弹性体属于嵌段聚合物，硬段由多异氰酸酯与胺扩　链剂组成，软段是由聚醚多元醇与端氨基聚醚组成，通过软／　硬段的不同含量可以得到硬度不同、性能各异的弹性体。随着　软段增加，体系的弹性增加，硬度下降：随着硬度增加，分子中　的极性基团增多，形成更多的二级交联，从而大幅度提高涂层　的抗介质腐蚀性。　４．２胺扩链剂对弹性体。陛能的影响　目前常用的液态胺扩链剂是二乙基甲苯二胺，它是一种　芳香族伯胺，其化学活性特别高，与Ａ组份的反应速度相当　快，而使体系凝胶时间非常短，难以满足通用型施工要求。因　此，通过试验，我们选择化学活性较低的位阻型伯胺一二甲硫　基甲苯二胺，以降低反应速度，延长胶凝时间，使涂层具有极　好的流平性。　４．３　多异氰酸酯种类对体系反应活性的影响　将Ｂ组份（端氨基聚氧化丙烯醚混合物）分别与ＨＤＩ半　预聚体、ＭＤＩ半预聚体及ＴＤＩ半预聚体进行反应，通过测试　凝胶时间对比反应活性．试验结果见表３。　由表３可见，多异氰酸酯种类对体系的反应活性影响很　大，ＨＤＩ半预聚体固化速度极快，不适应于一般喷涂要求；ＴＤＩ　半预聚体分子结构中ＮＣ０的空间位阻效应比ＭＤＩ半预聚体　凝胶时问适中的ＭＤＩ半预聚体。　表３　Ｂ组份与不同多异氰酸酯的反应活性对比　项　目　凝胶时间／ｍｉｎ　２２℃　Ｏ℃　ＨＤＩ半预聚体（ＮＣＯ含量ｌ６％）　１．５　２．０　ＭＤＩ半预聚体（ＮＣＯ含量ｌ６％）　ｌ５　３０　ＴＤＩ半预聚体（ＮＣＯ含量８％）　４０　９０　４．４功能性填料的选择　４．４．１云母玻璃鳞片　云母玻璃鳞片在涂层中可以形成许多小区域，使树脂的　微裂纹、微气泡相互分离，这就大大减慢了介质的渗透速度，　因此，云母玻璃鳞片的加入使涂料抗水蒸气性及抗化学介质　渗透能力提高５倍以上。另外，云母玻璃鳞片的存在使涂层与　基材介面的内应力明显减小，有助于抑制厚涂施工及使用过　程中涂层的龟裂、剥落现象。　４－４＿２三聚磷酸二氢铝　常用的含铅、铬等重金属防锈颜料虽然具有优异的防腐　蚀性，但毒性较大，不符合环保要求。与传统的防腐蚀材料相　比，三聚磷酸二氢铝无毒、防腐性能更好，这是因为铬酸盐对　腐蚀离子（Ｎａ　、ＣＩ－，Ｓ０Ｙ￣）的侵入比磷酸盐更敏感，三聚磷酸　二氢铝中的Ｐ０４　具有很好的化学活性，能与铁离子进行络　合，在阳极部位形成三聚磷酸铁钝化膜。　４．５偶联剂的选用　云母玻璃鳞片具有耐光、耐热、耐水、耐酸碱性，它在涂层　中以重选方式平行于底材方向呈定向排列，可切断成膜物质　通向腐蚀性环境的毛细孔，从而起到屏蔽作用。但云母玻璃鳞　片与树脂的粘接能力较弱，腐蚀因子可能在鳞片和树脂的界　面上渗透迁移，影响防腐效果，因此，我们采用钛酸酯偶联剂，　在树脂和鳞片之间形成化学键或氢键缔合，以增加附着力，达　到屏蔽和抑制腐蚀离子的迁移。　５结语　聚脲弹性体防腐涂料具有极优异的耐化学介质性、耐紫　外线性，国外在海上钢结构中已广泛使用，而在我国的应用很　有限。这是因为它的主要原料需从国外进口，造价比较高，我　们面临的关键问题是如何解决原材料的本土化，只有这样才　能使这种高性能的防腐材料得到广泛的使用。　Ａ　Ｎ　ＥＷ　ＢＵＩＬＤＩＮＯ　ＭＡＴＥ　ＲｌＡＬＳ　・７・