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氯化橡胶涂料的防腐蚀性能

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氯化橡胶涂料的防腐蚀性能 - PowerPoint PPT Presentation


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氯化橡胶涂料的防腐蚀性能. 罗圣君. 响水瑞泽化工 有限公司. 一、氯 化橡胶的 性质. 氯化橡胶( CR )是以天然橡胶或合成橡胶为原料经降解后氯化反应得到的橡胶衍生物,是橡胶领域中第一个工业化的橡胶衍生物。它是白色或黄白色粉末,无嗅、无味、无毒、不燃烧,对人体无刺激性,相对密度 1.6g/cm 3 ,软化点 65 ~ 75 ℃,超过 130 ℃,则易碳化分解。工业产品的含氯量为 62 ~ 67% ,含氯量越高,其稳定性能越好。氯化橡胶可溶于大部分有机溶剂,如芳烃、酯类、酮类 ( 丙酮除外 ) 、氯代烃,但不溶于水、脂肪酸、酒精、汽油和矿物油中。

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Presentation Transcript
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氯化橡胶涂料的防腐蚀性能

罗圣君

响水瑞泽化工有限公司

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一、氯化橡胶的性质
  • 氯化橡胶(CR)是以天然橡胶或合成橡胶为原料经降解后氯化反应得到的橡胶衍生物,是橡胶领域中第一个工业化的橡胶衍生物。它是白色或黄白色粉末,无嗅、无味、无毒、不燃烧,对人体无刺激性,相对密度1.6g/cm3,软化点65~75℃,超过130℃,则易碳化分解。工业产品的含氯量为62~67%,含氯量越高,其稳定性能越好。氯化橡胶可溶于大部分有机溶剂,如芳烃、酯类、酮类(丙酮除外)、氯代烃,但不溶于水、脂肪酸、酒精、汽油和矿物油中。
  • 氯化橡胶主要成分是氯化聚异戊二烯,但是具体结构复杂,至今尚无定论。理论研究的主流观点将其看作是异戊二烯单元的三氯化物(C5H7Cl3,含氯量61.3%)和四氯化物(C5H6Cl4,含氯量68.2%)的混合物,经验式为(C10H11Cl7)n。
  • 由于氯化橡胶分子结构规整、饱和、极性小,制备过程也是在强腐蚀环境中完成的,因此其具有很高的化学稳定性,耐酸、碱、氧化剂、淡水、海水等的腐蚀;用它形成的物膜也是高聚物成膜材料中的抗渗透性最优的一种;另外,它还具有优良的粘合性、耐磨性、快干性、阻燃性等性质。
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二、氯化橡胶涂料的应用特性
  • 氯化橡胶的诸多性质,尤其是化学稳定性和抗渗透性,使它在对防腐蚀性能要求较高的涂料制备中被广泛应用,如船舶漆、路标漆、集装箱漆、建筑涂料、化工防腐涂料和海洋石油平台涂料等。氯化橡胶分子中含有许多六元环,因此其涂膜硬脆,必须配加增塑剂进行改性,涂料中最常用的增塑剂是氯化石蜡,还有邻苯二甲酸酯类、磷酸二苯酯及干性油等。除以氯化橡胶作为主要成膜物质外,还可与其它树脂混合改性,如醇酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、煤焦油沥青等。目前,氯化橡胶漆与冷固化环氧树脂涂料并列为当今世界防腐涂料的两大体系。
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氯化橡胶制备的防腐涂料,归纳起来有以下的应用特性:氯化橡胶制备的防腐涂料,归纳起来有以下的应用特性:

1、优良的防腐蚀性能

  • 氯化橡胶的化学稳定性和抗渗透性,使其成为海洋与潮湿环境中的长效防腐蚀涂料。它既可用作浸水部位,又可用作大气部位的防腐蚀涂料。

2、耐阴极保护位电性能

  • 牺牲阳极是使用较为广泛的一种阴极保护方法。铝、锌、镁是常用的牺牲阳极材料,一般在保护电位达到-0.85V(AgCl作为参比电极)以上即能达到保护作用。但是在实际应用中,单纯的阴极保护法需耗费大量的材料与电能,因此经常将阴极保护与涂料保护配合起来使用,形成长效与完善的腐蚀防护。
  • 常用的沥青系涂料,桐油酚醛及环氧酯涂料在上述保护电位下,会使漆膜遭受破坏,因此无法与阴极保护配合使用。而氯化橡胶涂料的耐电位性能可达-1.0~-1.2V。以沥青改性的氯化橡胶涂料,其耐电位性能可达-9.5~-1.0V,因此,氯化橡胶涂料可与阴极保护配合使用,达到长效保护的目的。
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3、快干性能

  • 氯化橡胶涂料靠溶剂挥发成膜,不需要固化过程就能形成致密坚固的漆膜,一般在0.5小时内即表干,6小时左右即可复涂第二道。其干燥速度要比油性的酚醛漆、醇酸漆、环氧类漆等快干许多倍,这样有利于缩短施工周期。
  • 4、可制成厚浆型涂料
  • 船舶涂料、化工设备、港口机械等所用的重防腐涂料往往要求采用厚浆型涂料,以利于缩短施工周期,降低工时与成本,增加膜厚,提高防腐蚀性能。在氯化橡胶涂料配方中添加适量的触变剂,如氢化蓖麻油、改性氢化蓖麻油等,可使涂料具有触变性能,一次涂装可达70~100微米的干膜厚度,涂装三道就可获得200微米以上的干膜厚度,能达到高效的防腐蚀性能。
  • 5、宽容的施工适应性
  • 氯化橡胶涂料可以在零下20~零上50℃这样宽泛环境温度下施工,使其使用不受地理位置、季节与温度变化的限制。另外,氯化橡胶涂料可以适应多种施工方式,如刷涂、辊潦、普通喷涂及高压无空气喷涂等
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6、良好的配套性能

  • 氯化橡胶涂料能与极大多数涂料,如环氧、环氧沥青、环氧酯、乳胶、油性、醇酸、酚醛、臻酯,有机硅、聚氨酯、乙烯、丙烯酸酯、无机锌、有机锌等底漆等,均有良好的配套性能。氯化橡胶涂料中的溶剂能在两层漆膜的交界面上渗透,因此层次间的附着力好,并且不受涂装间隔的影响,在老的漆膜上重涂新漆时,也同样可获得很好的附着力。这样可以构成长效防腐漆,防腐效果更好。
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三、氯化橡胶防腐蚀涂料的研究动态
  • 从60年代起,氯化橡胶涂料就成为理论研究和实践应用的热点,使得氯化橡胶在各种类型的涂料上被广泛使用。这些氯化橡胶涂料在不同的基层和使用环境中均表现出良好的防腐蚀性。现将不同类型氯化橡胶涂料已经取得的防腐蚀性能成果总结如下:
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1、船舶漆
  • 氯化橡胶船舶漆有船底漆、水线漆、甲板漆以及船壳与船的上层建筑用漆。试验表明,氯化橡胶船底漆,经干湿交替试验或人造海水浸泡试验后,其漆膜外观、附着力、耐冲击等性能均比沥青系船底漆好得多。氯化橡胶水线漆与酚醛油基水线漆相比,经3%氯化钠水溶液耐水性试验后的小汽泡数量要少浸水后附着力要强,曝晒后光泽保持性与耐冲击性要好。海港天然曝晒试验表明,氯化橡胶船壳漆、水线漆及甲板漆的样板除有失光泽和轻度粉化外均未见出现龟裂,比同类型醇酸树脂漆为佳,比油基型漆更优越得多。
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实船涂装结果表明,将氯化橡胶水线漆、甲板漆、船壳漆与酚醛型水线漆、甲板漆比较,同时涂在远洋轮上,经航行亚、非、欧一些国家后检查,酚醛型漆已全部涂过三次,且锈蚀剥落严重;而在相同时间内,氯化橡胶型漆只重新涂过一次,且漆膜完好,未见有锈蚀剥落现象。将氯化橡胶船壳漆与甲板漆涂布在渔轮上,经18个月使用漆膜完好,锈蚀剥落轻微,比同类醇酸树脂漆为优。

在海洋恶劣气候环境下,涂层总厚度需达250μm以上才能有良好的防护效果时,可使用厚浆型氯化橡胶漆,同时采用真空喷涂进行大面积快速施工。其一次施工可达50~100μm干膜厚度,省工省时。

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2、集装箱涂料
  • 集装箱可分为海洋集装箱和铁路集装箱2大类,构成集装箱体的梁、柱和板元一般均使用厚度为1.6~2.0 mm的薄壁异型材。为尽可能延长集装箱的使用寿命,对箱用涂料有着很高的要求。国际上为确保海洋集装箱涂料的质量,国际集装箱标准化委员会对集装箱涂料的鉴定和检测进行了统一规定,即必须符合美国材料检验标准和测试方法,要通过美国Konstandt实验室8个项目13种试验,即耐磨性、耐盐水喷雾性、耐大气腐蚀性、耐弯曲性、耐附着力、耐盐水性、耐冲击性和硬度等测试。氯化橡胶可用于制备海洋集装箱外部的中涂漆、面漆、集装箱内侧底漆、箱底用漆等。
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3、环氧改性的氯化橡胶汽车涂料
  • 长春一汽与长春油漆厂合作,选用国产氯化橡胶,使用轴承下角料焙烧出来的颜料开发出环氧改性氯化橡胶漆。该漆作为生产CAI9型载货汽车的前桥、后桥、中问轴、传动轴、转向机等部件的用漆。实验过程模拟一汽车桥油漆线的生产工艺,实验结果表明,漆层在80~90℃温度下烘10min后,漆膜表干合格;在室温下停放360h后,其耐50℃水,耐3%盐水、耐汽油、耐机油等性能良好,达到了技术要求。
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4、钢铁防护用重防腐涂料
  • 专家依据某卫星发射中心发射塔、避雷塔、消雷塔的重防腐要求,进行了防腐涂料配套性选择、制备和施工的研究。最终确定发射塔架防腐体系由“无机富锌底漆一氯化橡胶中涂一丙烯酸聚氨酯面漆”组成,实验结果表明,防腐体系复合涂层干膜厚度150µm以上,即可满足长期防腐要求,预期防腐寿命15年以上。这种先进的重防腐配套体,可很好地满足发射塔、避雷塔、消雷塔等在重防腐、耐高温、耐候性、防静电等方面的要求。
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另外对钢闸门的涂装配套进行了研究,采用了新颖的涂装配套,以锌加(俗称冷镀锌系统)替代热喷锌作底涂,再复涂环氧云铁中层漆、氯化橡胶面漆等重防腐涂料的新颖涂装配套,解决闸门的防腐问题。实验结果显示,“锌加+环氧云铁漆+氯化橡胶面漆”的涂装配套能够在干湿交替频繁的环境下,耐受水中腐蚀成分,如溶解氧、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮等的腐蚀,使钢闸门具有15年以上的使用寿命。另外对钢闸门的涂装配套进行了研究,采用了新颖的涂装配套,以锌加(俗称冷镀锌系统)替代热喷锌作底涂,再复涂环氧云铁中层漆、氯化橡胶面漆等重防腐涂料的新颖涂装配套,解决闸门的防腐问题。实验结果显示,“锌加+环氧云铁漆+氯化橡胶面漆”的涂装配套能够在干湿交替频繁的环境下,耐受水中腐蚀成分,如溶解氧、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮等的腐蚀,使钢闸门具有15年以上的使用寿命。

  • 1973年,外国专家研究了煤矿地下金属设备的重防腐涂料。结果表明,在煤矿环境下,涂有含100份氯化橡胶磁漆KCh-749,10份环氧树脂ED-5,和13-15%的聚乙烯聚胺油漆的金属,它的腐蚀速率要比涂有KhS-010底漆的要小2个数量级。
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2008年,专家研究了向氯化橡胶中添加含氮聚合物或共聚物,用于对磷酸处理或者未处理钢材的防腐保护。所用含氮聚合物或共聚物的制备过程使用过氧苯甲酰作为引发剂,并使用不同的脂肪族胺和芳香族胺来丰富含氮物的种类。实验表明,在塑化氯化橡胶中添加少量(0.2%)的这种含氮聚合物后,将其应用在磷酸处理或者未处理的钢材上,可以获得很好的防腐保护。2008年,专家研究了向氯化橡胶中添加含氮聚合物或共聚物,用于对磷酸处理或者未处理钢材的防腐保护。所用含氮聚合物或共聚物的制备过程使用过氧苯甲酰作为引发剂,并使用不同的脂肪族胺和芳香族胺来丰富含氮物的种类。实验表明,在塑化氯化橡胶中添加少量(0.2%)的这种含氮聚合物后,将其应用在磷酸处理或者未处理的钢材上,可以获得很好的防腐保护。

  • 2008年,俄罗斯专家研究了一种以氯化橡胶和醇酸树脂为主要成分的钢设施用重防腐涂料。该涂料的主要组成为:细锌粉(48.8-69.6%)、氧化锌(0.9- .2%)、亲有机物质的膨润土(0.2-0.3%)、石墨(4.0-4.5%)和一种粘合剂(使组分达到100%),其中,使用的粘合剂包括氯化橡胶(14-19%)、醇酸树脂(6-9%)、氯化石蜡(7-11%)和有机溶剂。
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5、隔音涂料
  • 1998年的一项韩国专利中提到了一种防腐的隔音涂料。该涂料包括85-95%的混合颜料,和5-15%的环氧树脂或氯化橡胶,其中混合颜料包括球面锌粉、球面铝粉和片状颗粒铝粉,它们的质量比分别是1:(0.4-0.6):(0.02-0.08);球形的锌粉和铝粉的粒径比例是1: (2-4);球状铝粉的粒径要<40 μm,片状的铝粉宽为30μm,长为5μm,厚度为0.5μm。