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摘 要： 以常溫固化氟樹脂及縮二脲為原料，通過樹脂添加量的變化，運用正交試驗法，制成高性能的防腐氟涂料。 屬;防腐氟
0 前 言 近年來，隨著我國交通業(yè)的迅速發(fā)展，穿越江、海、河、泊的鐵橋梁大量的出現(xiàn)，而且多是以斜拉、懸索鋼橋的形式出現(xiàn)，因此橋梁金屬防腐蝕問題成了影響橋梁壽命的關鍵。由于橋梁長期暴露于大氣中直接受到風吹、雨淋、日曬、鹽霧和工業(yè)廢氣的侵蝕，腐蝕相當嚴重，不僅降低了橋梁的性能和壽命，而且增加了維修次數(shù)，加大了橋梁的維護成本。 橋梁的腐蝕主要是環(huán)境的腐蝕，它分為大氣腐蝕和土壤腐蝕。橋梁常用防腐蝕技術包括涂層保護和陰極保護。為了經(jīng)濟有效地控制橋梁的腐蝕，防腐蝕涂層通常與陰極保護聯(lián)合使用。涂層保護是橋梁防腐蝕的主要措施，它有效隔離了腐蝕介質(zhì)與橋梁金屬的直接接觸，是橋梁防蝕的第一道屏障。橋梁外防腐蝕涂層應具備與金屬有良好的附著力、穩(wěn)定的耐化學性、較好的耐候性、耐老化性和防污性、良好的抗陰極剝離性能、施工方便以及污染小的特點。 國內(nèi)在涂層保護方面先后開發(fā)了醇酸、硝基、過氯乙烯、丙烯酸聚氨酯、氨基等金屬防腐涂料。但上述材料在物理性能(硬度、沖擊、附著力、柔韌性)及化學性能(耐熱性、抗老化性、防腐性)遠遠不能滿足我國現(xiàn)代道路、橋梁的高速發(fā)展的要求，例如：重慶的酸雨在中國具有一定的代表性，它的酸雨頻率之高，降水中硫酸根與硝酸根濃度之大，也是全國少見。如 跨越重慶萬州的萬州長江大橋在涂裝設計時，鐵道部考慮到 酸雨原因，普通防腐涂料根本無法滿足要求，就提出采用高性能氟碳防腐涂料的設計方案。因此研制高性能、高壽命金屬防腐涂料滿足橋梁防腐蝕的需要顯得尤為重要。本研究課題就是在這樣的背景下提出的。
1 實 驗 為克服現(xiàn)有涂料的缺點，滿足橋梁防腐技術的需要，經(jīng)過選擇、工藝試驗，常溫固化型氟碳涂料以其優(yōu)異的物理化學性能，在眾多防腐蝕涂料中脫穎而出。 氟涂料是在氟樹脂基礎上經(jīng)改性、加工而成的一種新型涂料，其基料氟樹脂中含有已知最強的 C ― F 鍵，而且 C ― F 鍵距離僅 1.26 ? 或更短。同時由于氟原子活性很大，是所有元素中電負性最高的元素，而且分子中每個 C ― C 鍵都被螺旋式的三維排列的氟原子緊緊包圍著，因而分子相當穩(wěn)定，另外由于氟原子體積大并且具有空間位阻效應。因而氟碳涂料有遠比一般涂料優(yōu)異的耐酸、耐堿、耐候性、抗腐蝕、憎油、憎水、抗粘、抗污染等優(yōu)異性能且摩擦系數(shù)小。 自問世以來，以其優(yōu)異的綜合性能受到了廣大用戶的歡迎。 常溫固化氟涂料是采用雙組分包裝，用縮二脲交聯(lián)固化成膜。 1.1 配漆試驗 通過對配方工藝進行大量的實驗，總結(jié)出漆料中氟樹脂含量對漆膜的物理化學性能具有重要影響(見表 1 、圖 2 )，對配方進行調(diào)整，得出最佳方案(見表 2 ) 表 1 氟樹脂含量對漆膜性能的影響 氟樹脂含量 /% 漆膜硬度 耐彎曲性 /mm 耐堿性 ( 15%NaOH ， 20 d ) 耐酸性 ( 15%H 2 S0 4 ， 20 d )
40~45 3 H 2 變色，起泡 變色，起泡
45~50 3 H 2 變色，起泡 變色，起泡
50~55 2 H 2 變色，起泡 變色，無泡
55~60 2 H 1 變色，無泡 正常
60~65 H 1 正常 正常
65~70 H 1 正常 正常
70~75 HB 1 變色，無泡 正常
圖 2 氟樹脂含量對漆膜耐鹽霧的影響 表 2 氟碳涂料的配方 甲組分 用量 /%
氟樹脂 65~70
稀釋劑 10~15
助 劑 2.5~2.8
添加劑 20~25
乙組分
HDI 縮二脲 適 量
1.2 工藝流程： 添加催干劑 ↓ 計量→高速分散→砂磨→調(diào)漆→過濾→檢驗→包裝→入庫 ?計量階段 液體物料采用電子秤計量，用泵輸入 固態(tài)粉料在裝置吸塵處理空間進行，減少對空氣粉塵污染 ?高速分散階段 總體物料量控制在攪拌釜體積 2/3 處，分散速度 1 100~1 200 r/min ，在物料加完后，繼續(xù)高速攪拌 2.5~3 h 。 ?砂磨階段 由于研磨機工作效率低，在批量試產(chǎn)中采用不銹鋼砂磨機。通過控制細度< 25 μm 來調(diào)節(jié)進入砂磨機的物料流量。 ?調(diào)漆階段 控制轉(zhuǎn)速 700~800 r/min ，緩慢加入催干劑，根據(jù)出廠黏度指標，適當加入稀釋劑。 ?過濾、包裝 采用 150 目濾袋的自動灌裝，自動過濾，然后自動封蓋包裝。 1.3 主要性能 研制的金屬氟碳防腐涂料經(jīng)鐵道部鐵道科學研究院檢測，結(jié)果見表 3 。 2 結(jié) 語 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是交通樞紐發(fā)展，未來將建設更多的橋梁，不同的橋梁所處的環(huán)境錯綜復雜，要求具有高性能、高耐候性的防腐材料。氟碳涂料以超常的耐候性、卓越的防污染、優(yōu)良的耐化學介質(zhì)腐蝕、良好的物理機械性能以及品位典雅的裝飾性能，在眾多涂料中脫穎而出。相信橋梁在使用氟碳涂料做面漆的復合涂層體系作保護后，腐蝕會得到有效的控制，橋梁的使用壽命會大大延長，并且延長修復周期。因此該項目的研制成功對公鐵橋梁的建設一定會起到很好的促進作用，并取得明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。目前該產(chǎn)品已通過鐵道部鐵科院的檢驗和認可，在國內(nèi)首次使用在宜萬線萬州長江大橋、宣杭線沿線拱橋上，并獲得一致好評。 表 3 性能測試 項 目 性能指標 結(jié) 果
容器中狀態(tài) 無硬塊攪拌后呈均勻狀態(tài) 無硬塊攪拌后呈均勻狀態(tài)
干燥時間 表干 /h ≤ 2 < 2
實干 /h ≤ 24 < 24
細度 /μm ≤ 30 28
流出時間( ISO6 # 杯) /s ≥ 40 58
不揮發(fā)物含量 /% ≥ 60 65.4
鉛筆硬度 ≥ 1 H 1 H
附著力(拉開法) /MPa ≥ 12 13.5
耐沖擊性 /cm ≥ 50 > 50
耐洗刷 / 次 ≥ 15 000 > 15 000
彎曲性能 /mm ≤ 1 1
耐化學藥品性 (常溫 20 d ) 15% 硫酸 不起泡、不起皺、不脫落 不起泡、不起皺、不脫落
15% 氫氧化鈉
雙組分涂料適用期 /h ≥ 5 5
耐鹽霧 (3%NaCl)/h 1 000 > 1 000
耐人工加速老化實驗 5 000 h ，變色≤ 2 級 , 粉化≤ 1 級，無龜裂、脫落，不起泡 5 000 h ，變色 2 級 , 粉化 1 級，無龜裂、脫落，不起泡。
