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裝備制造業防護涂料系統的應用

2018-06-07 13:30:15 作者：劉新來源：現代涂料與涂裝分享至：

裝備制造業是為國民經濟和國防建設提供生產技術裝備的行業，是制造業的核心組成部分，是國民經濟發展特別是工業發展的基礎。建立起強大的裝備制造業，是提高我國綜合國力，實現工業化的根本保證。裝備制造業涵蓋了一個國家國民經濟發展中的諸多領域，如汽車工業、船舶工業、工程機械業、農用機械、工業機床、路橋裝備制造業、大型礦山能源裝備制造業、海洋工程等。

為裝備制造業提供腐蝕防護，提高其外觀裝飾性，是包括溶劑型涂料、水性涂料和粉末涂料在內的防護涂料系統的基本功能。其中溶劑型涂料至今包括今后很長一段時間內，仍然是裝備制造業主要的防護涂料類別。

1　涂料系統的要求

1.1　防護性能

裝備制造業采用的高性能涂層系統，廣泛采用“環氧+脂肪族聚氨酯”系統，才能在較低干膜厚度（100 ～ 150 μm）時保持良好的防腐蝕性能。通常耐鹽霧要通過480 h，劃痕處單側銹蝕寬度≤2 mm，不起泡，不生銹。耐10%的H2SO4和NaOH 至少24 h涂膜不起泡，不起皺。耐濕熱性240 h要求達到涂膜劣化≤1級。

在更為嚴酷的環境下，如海洋工程設施，需要采用富鋅類底漆、氟碳面漆和聚硅氧烷涂料。通常涂層體系要到達到更為苛刻的NORSOK M501的要求，即：4 h UV和4 h冷凝，共72 h；72 h的鹽霧試驗；24 h的低溫冷凍[（-20±2） ℃]；一共進行168 h，25個循環，總計4 200 h。

1.2　裝飾性能

涂層系統的裝飾性，主要體現在脂肪族聚氨酯面漆的外觀上。通常在底漆噴涂完硬干后刮批膩子，底層平整后噴涂面漆光澤度更好，豐滿度更好。對于光澤度，不同的行業有高光和亞光的要求。高光聚氨酯面漆的光澤度至少要求達到90%（60°）以上。

2　防銹底漆選用

2.1　富鋅底漆裝備制造業中防銹底漆中采用的富鋅底漆，主要有環氧富鋅底漆和無機硅酸鋅底漆2類。這2類產品，不僅在裝備制造業，也在橋梁、船舶、石化、海洋工程等方面有著幾十年的成功應用經驗。其主要特性見表1。

相對來說，環氧富鋅底漆的施工性能和質量可控性要優于無機硅酸鋅底漆。然而，無機硅酸鋅底漆有著更好的耐高溫性能和耐化學品性能。不過在不同的制造工藝中，無機硅酸鋅底漆，包括無機硅酸鋅車間底漆可以適用于鋼材在裝配前的臨時防銹，同時也可以用作防銹底漆。因此，不同的裝備制造業對于涂層的性能，不同的工藝要求，環氧富鋅底漆和無機硅酸鋅底漆，都有其應用。

2.2　環氧底漆環氧底漆是包括裝備制造業在內的很多重防腐領域應用廣泛的優良防銹底漆。傳統環氧底漆多為聚酰胺固化的環氧涂料產品，以氧化鐵紅、鋁粉等作為主要防銹顏料。新型的快干環氧底漆充分地綜合考慮了裝備制造業涂裝工效的重要性和防腐蝕性能的要求，在施工性能和涂層耐性方面有了極大的提高。傳統環氧防銹底漆和快干環氧底漆的性能比較見表2。23 ℃時的自然干燥時間快干環氧是傳統環氧的1/8 ~ 1/6，60 ℃烘干時其干性也提高了4倍。快干環氧底漆還進一步提高了耐化學品性能，有利于多油多清洗劑的制造工藝過程。

3　高性能面漆選用

3.1　聚氨酯面漆

高光聚氨酯面漆采用了特殊結構羥基丙烯樹脂，選用芳香烴類單體及不飽和聚酯改性的丙烯酸樹脂，經特殊工藝生產改進。嚴格控制細度≤15 μm。

工程機械上應用聚氨酯面漆產品，以亮黃色系和橙色系居多，傳統采用鉛鉻顏料來調制。鉛鉻黃的化學成分是PbCrO4、PbSO4和PbCrO4·PbO，其色系可以從檸檬黃到橘黃形成一段連續的黃色色譜。品質優良的鉛鉻黃，色光鮮亮，著色力強，價格低廉。鉛鉻黃顏料含鉛53％ ~ 64%，含鉻10％ ~ 16%。雖然防腐涂料和涂裝行業在中國還沒有明確地對鉛鉻等重金屬作出限制，但負責任的防腐涂料廠商和產品使用的最終用戶，已經自覺地采用非鉛鉻系的顏料調制聚氨酯面漆，如DPP雜環類有機顏料、酞菁類有機顏料以及含有偶氮基（—N N—）的偶氮類有機顏料等。

3.2　氟碳面漆

氟碳面漆是可以溶于溶劑并能在常溫下施工的含氟聚合物涂料，主要是以FEVE （聚氟乙烯/乙烯基醚）配制的涂料，作為高性能腐蝕系統中的面漆使用，保護下層涂料并且防止紫外線輻射。C—F鍵的鍵能高達485 kJ/mol，比典型的有機聚合物的C—C鍵的鍵能358 kJ/mol要強得多，這意味著要更強的活化能才能破壞含氟聚合物。

我國很多重要的基礎設施包括體育場館、橋梁、高樓等都選用了有著超強耐候性能的氟碳面漆。在裝備制造業中，氟碳面漆在一些海工設施和工程機械也有一定的應用。

3.3　聚硅氧烷涂料

聚硅烷氧烷涂料不像聚氨酯面漆那樣含有多異氰酸酯，因此是非異氰酸酯環保型涂料。主要有環氧聚硅氧烷和丙烯酸聚硅氧烷兩大類。不同的產品體積固體分高達75％～90%，VOC含量在230～100 g/L，大大低于聚氨酯面漆的VOC含量。聚硅氧烷涂料有著極好的耐候性能和防腐蝕性能，因此是海洋工程類裝備制造業的首選高端防腐產品。在海洋工程設施上多采用“環氧富鋅底漆+聚硅氧烷涂料”的2層涂料體系，干膜厚度設計為80+120 μm。

4　快干高效涂料系統的應用

在裝備制造業中，涂料系統除了要求有優異的防銹防腐蝕性能外，涂裝過程快速高效，縮短工件成型交貨周期，除了一般直接的經濟效益外，更有著低碳環保的深層次貢獻。

一個典型的“快干環氧底漆+高光脂肪族聚氨酯面漆”涂料系統（JOTUN EMI系統）與現有常規涂料系統的比較見表3。分析比較可以看出，防銹性能更好的快干環氧系統和防腐性能高的高光聚氨酯面漆，比常規的涂料系統在達到相同的防腐蝕性能要求下，干膜厚度更低，而涂膜具有更好的豐滿度。烘烤溫度更低，烘烤時間更短，有著不同尋常的節能環保意義。

5　結語

裝備制造業涉及到生產技術裝備的各行各業，對于防腐涂料體系有著復雜的防護要求，從一般的城市環境，到建筑、礦山，以至海洋工程，目前主要的底漆產品是高性能富鋅類底漆和環氧底漆。面漆系統除了要求有優良的耐候性能外，光澤度根據不同的機械類產品，有高光或亞光的要求，并且亮黃色和橙色系已經有著不含鉛鉻等重金屬的要求。

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責任編輯：韓鑫

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