汽車涂裝修復(fù)工藝分析_畢業(yè)論文

1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車涂裝修復(fù)工藝分析摘 要 汽車涂裝，就像是每個(gè)人的臉一樣，不能失去；也是給別人的第一映像，因此，非常的重要。我國(guó)的汽車涂裝工藝技術(shù)水平和涂裝質(zhì)量已與國(guó)際接軌 , 在環(huán)保、節(jié)能減排和資源利用率方面尚存在一定差距 , 但我國(guó)汽車涂裝工藝技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。近 20 年內(nèi)新建的汽車車身塑料件涂裝線 , 引進(jìn)了很多先進(jìn)的、現(xiàn)代化的涂裝設(shè)備及涂裝工藝技術(shù) , 可稱為世界一流 , 尤其進(jìn)入 21 世紀(jì)后新建的轎車車身涂裝線基本上匯集了世界各國(guó)汽車涂裝領(lǐng)域尖端技術(shù)。流水線生產(chǎn)的汽車車身幾乎 100% 采用噴浸結(jié)合的三元鋅鹽磷化處理和陰極電泳涂裝工藝 , 采用擺桿式 , 旋轉(zhuǎn)浸漬式或懸掛推桿

2、輸送鏈輸送車身 ; 采用高速旋杯式自動(dòng)靜電噴涂往復(fù)機(jī)噴涂中涂、面漆。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來 , 又被智能化的機(jī)器人杯式自動(dòng)靜電噴涂機(jī)所替代 , 進(jìn)一步提高了噴涂柔性和涂著效率 ; 在中途、面漆噴涂區(qū) , 烘干室和其他手工作業(yè)區(qū)采用滑橇輸送機(jī)或倒置式積放輸送機(jī)等地面輸送系統(tǒng) , 能實(shí)現(xiàn)自由分流或合岔 , 橫向車轉(zhuǎn)移 , 上下垂直升降 , 調(diào)整輸送間距和積放等功能。車身用噴漆室全部采用上供風(fēng)下抽風(fēng)濕式大型噴漆室 , 確保在高清潔度的空間環(huán)境下進(jìn)行涂裝作業(yè)。車身底板下表面噴涂車底涂料 , 所有縫隙都涂密封膠 , 以提高縫隙的耐蝕性 , 車身的舒適性和密封性。 隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇和汽車制造、修理

3、技術(shù)的日益更新，基礎(chǔ)涂裝工藝已經(jīng)引起了汽車制造商和維修服務(wù)人員的高度重視。種類繁多、規(guī)格齊全和功能良好的涂裝材料，無疑會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)維修質(zhì)量的提高，促進(jìn)汽車使用壽命的延長(zhǎng)。 關(guān)鍵詞：涂裝發(fā)展；涂裝管理；電泳技術(shù)；注意三廢第一章 涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景1.粉末涂料的現(xiàn)狀與發(fā)展1.1粉末涂料的應(yīng)用領(lǐng)域1.11粉末涂料地理區(qū)域上的差異在不同的地區(qū)使用不同類型的粉末涂料,其在地理區(qū)域上的差異是十分明顯的,如粉末涂料在全球有歐洲、美國(guó)和日本3個(gè)主要市場(chǎng),但由于歷史原因和原材料利用方面的因素,這些地區(qū)都發(fā)展了各自不同的產(chǎn)品體系?；隰人峁倌軋F(tuán)的聚酯/T G I C體系的粉末涂料在歐洲市場(chǎng)比較流行；以脂肪族

4、聚異氰酸酯為交聯(lián)劑的聚氨酯體系的粉末涂料在美國(guó)一直占據(jù)主導(dǎo)地位,現(xiàn)在,聚酯/T G IC/H A A/P T910體系的粉末涂料逐漸與其形成競(jìng)爭(zhēng)格局；在日本,以二元酸為交聯(lián)劑和使用含縮水甘油基的丙烯酸樹脂為基料的粉末涂料一直占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位,而T G I C體系粉末涂料則幾乎從未被使用過。在美國(guó)和歐洲,應(yīng)用于戶內(nèi)的以羧酸聚酯和環(huán)氧樹脂為基料的“混合型”粉末涂料最受歡迎的。1.1.2 粉末涂料走進(jìn)各工業(yè)領(lǐng)域金屬家具涂料工業(yè)也是粉末涂料最先進(jìn)入的領(lǐng)域之一,其中基材主要以鋼為主?；旌闲头勰┩苛象w系是應(yīng)用于該用途的主要產(chǎn)品類型,而聚酯/T G I C(或其替代物)體系或聚氨酯體系一般主要應(yīng)用于戶外家

5、具領(lǐng)域,如在北美,草坪和花園設(shè)施產(chǎn)品也是重要的市場(chǎng),大約占整個(gè)粉末涂料市場(chǎng)份額的7,普通金屬表面涂裝工業(yè)是粉末涂料最大的市場(chǎng),約占整個(gè)市場(chǎng)份額的50左右。家電工業(yè)也是粉末涂料重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，在美國(guó),家用電器方面的應(yīng)用占據(jù)整個(gè)粉末涂料市場(chǎng)的17;自從人們接受輕微的橘皮效果以來,混合型粉末涂料體系在歐洲也被用作這種用途的主要產(chǎn)品。在美國(guó),由于優(yōu)先考慮光滑的涂飾效果,所以聚氨酯體系在家用設(shè)備方面的應(yīng)用更為普遍。作為家電設(shè)備的保護(hù)性涂料,粉末涂料主要應(yīng)用于以下典型產(chǎn)品：食品冷凍機(jī)、電冰箱、熱水器、烤面包機(jī)、洗碗機(jī)蓋、家用廚具、電和煤氣加熱器等。汽車工業(yè)領(lǐng)域是對(duì)保護(hù)和裝飾性用途的涂料具有最大需求的市

6、場(chǎng)之一。在20世紀(jì)80年代,日本的本田公司開始使用粉末涂料作為汽車車身的底面合一漆,意大利的菲亞特公司也緊跟其后。相比之下,美國(guó)的汽車制造商在考慮引入粉末涂料,作為汽車面漆的速度方面保持更加謹(jǐn)慎的態(tài)度。General Motors于1982年開始,在小型載貨卡車系列中使用粉末涂料作為汽車車身的底面合一漆,積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn),并掌握了在20世紀(jì)90年代早期在乘用汽車系列中使用粉末涂料的技術(shù)。M i l l e r和K e r r時(shí)總結(jié)了作為汽車底面合一的粉末涂料的特性和優(yōu)點(diǎn)：整體的平滑效果可改善后續(xù)涂層的外觀、無V O C排放、整個(gè)車身抗碎裂和耐腐蝕、利用率100、無廢棄物處理問題。從經(jīng)濟(jì)角度來看,

7、特別是結(jié)合粉末涂料所具有的高利用率和可消除噴房中所聚集的涂料殘?jiān)忍匦?使底面合一的粉末涂料成為一類非常實(shí)用的產(chǎn)品,并成為汽車工業(yè)涂料技術(shù)革新的主要驅(qū)動(dòng)力之一。例如,在19911995年,General Motors和Chrysler在超過10種客車系列中使用粉末涂料作為乘用汽車車身的底面合一漆。自20世紀(jì)90年代以后,底面合一的粉末涂料在美國(guó)汽車生產(chǎn)中得到了進(jìn)一步的鞏固和發(fā)展,以下的事實(shí)也確認(rèn)了這一點(diǎn)。2000年,僅G M和Daimler-Chrysler2家公司每天就有超過10 000輛汽車車身采用底面合一粉末涂料進(jìn)行涂裝。目前,歐洲的汽車工業(yè)涂料也秉承了這種發(fā)展趨勢(shì)。多年以來,汽車罩光清

8、漆一直被認(rèn)為是粉末涂料難以進(jìn)入的領(lǐng)域。但由于粉末涂料在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保裝領(lǐng)域的成功應(yīng)用以來,汽車制造商和涂料生產(chǎn)商性方面的優(yōu)勢(shì),最近,底面合一粉末涂料在汽車涂都在此方面展開了廣泛的研究。寶馬公司是世界上第一家在其標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中使用粉末罩光清漆的汽車制造商,到2000年底為止,在寶馬公司的德國(guó)工廠,粉末罩光清漆已投入商業(yè)化生產(chǎn),共計(jì)生產(chǎn)了500 000輛汽車。豐田公司一直在選擇粉末罩光清漆的供應(yīng)商,并在其實(shí)驗(yàn)性工廠按一定的規(guī)則,使用粉末罩光清漆對(duì)汽車要進(jìn)行定期的涂裝和測(cè)試。隨著歐洲對(duì)聚酯/T G I C體系和美國(guó)對(duì)聚氨酯體系的廣泛接受,戶外應(yīng)用粉末涂料市場(chǎng)正不斷擴(kuò)大。在歐洲,許多建筑上的鋁合金材料是采用

9、聚酯/T G I C 體系粉末涂料進(jìn)行涂裝,在57 a后,保光率為6585；在10 a后保光率為565,涂膜厚度僅僅減少23m。雖然已經(jīng)找到了T G C I的替代品,如羥基烷基酰氨或二縮水甘油酯體系的粉末涂料已占據(jù)了一定的市場(chǎng),許多人使用這樣體系的粉末涂料可獲得滿意的結(jié)果。51.2 .粉末涂料的其他應(yīng)用市場(chǎng)粉末涂料的其他市場(chǎng)還包括應(yīng)用于管道方面和用于增強(qiáng)螺紋鋼筋的防腐粉末涂料,該類粉末涂料主要以純環(huán)氧體系(熔結(jié)型)為主。在歐洲,螺紋鋼筋市場(chǎng)幾乎被忽視,但從技術(shù)角度來看,這個(gè)領(lǐng)域被認(rèn)為是具有很大的增長(zhǎng)空間。由于在不同地區(qū)統(tǒng)計(jì)分類方法的不同,對(duì)不同領(lǐng)域粉末涂料的消耗量進(jìn)行評(píng)估將是十分困難的。當(dāng)用粉

10、末涂料與一些符合選擇原則的V O C(揮發(fā)性有機(jī)化合物)涂料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比時(shí),必須重視包括涂裝成本在內(nèi)的總成本。相對(duì)于其它一些環(huán)保涂料,在實(shí)際涂裝過程中,使用粉末涂料的優(yōu)勢(shì)是原材料利用率從95%提高到99%；能量損耗則降低30%(與傳統(tǒng)低固含量的碳漆相比)；勞動(dòng)力花費(fèi)將降低4050；由于表面缺陷而丟棄的物料大約減少46倍,因此幾乎減少90的廢料。1.3粉末涂料在各領(lǐng)域的最新進(jìn)展在涂裝設(shè)備方面的最新發(fā)展是制造了更容易被清洗、換色更快的涂裝生產(chǎn)線；開發(fā)低溫固化和高反應(yīng)活性粉末涂料的趨勢(shì)能提高生產(chǎn)線速度、節(jié)省能量，使粉末涂料在經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)更具吸引力。M D F采用粉末靜電噴涂具有涂膜性能優(yōu)良、施工效

11、率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),固體分100%的粉末涂膜將木制品包封后可防止木材內(nèi)部有害物質(zhì)的揮發(fā),使其成為名副其實(shí)的綠色產(chǎn)品。當(dāng)然,這仍需要改善的,如粉末的化學(xué)貯存穩(wěn)定性：潛催化劑或能阻止基料在貯存溫度時(shí)反應(yīng)而不影響固化條件的助劑；物理貯存穩(wěn)定性：提高體系的玻璃溫度,但不影響體系反應(yīng)速度和體系黏度。卷鋼涂裝是一種預(yù)涂裝,與傳統(tǒng)的“后涂裝”節(jié)省投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、符合環(huán)保法規(guī)要求、涂膜能優(yōu)于傳統(tǒng)方法等一系列優(yōu)勢(shì),卷鋼涂料成為當(dāng)今涂料行業(yè)的發(fā)展方向之一。彩板生產(chǎn)技術(shù)1927年首創(chuàng)于美國(guó),我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)卷材涂料和涂裝技術(shù)。20世紀(jì)90年代末,在中國(guó)開始興起彩板的消費(fèi)和生產(chǎn),其增長(zhǎng)勢(shì)頭異常迅猛,到2

12、003年底,124家企業(yè)建成涂層機(jī)組169 d,產(chǎn)能達(dá)874萬(wàn)t。粉涂裝置處在一個(gè)強(qiáng)大的靜電場(chǎng)下,粉末旋轉(zhuǎn)刷產(chǎn)生涂料粉末云,粉末云的固體涂料顆粒帶有很高的電荷,其飛向高速運(yùn)行的基板,產(chǎn)生足夠大的邊界穿透力,粉末顆粒便均勻地沉積在帶鋼表面。目前,全世界有5條粉末涂料彩涂線,其涂裝帶鋼寬度達(dá)1 300 mm,機(jī)組工藝速度達(dá)100 m/min。國(guó)內(nèi)還沒有真正意義上的粉末卷材涂裝線,隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的嚴(yán)格以及性價(jià)比考慮,卷材涂裝粉末化將逐漸為人們所認(rèn)識(shí),并成為卷材涂裝的發(fā)展趨勢(shì)。2.工業(yè)防腐涂料的現(xiàn)狀與發(fā)展2.1石油化工行業(yè)石油化工行業(yè)由于腐蝕環(huán)境比較惡劣，因此，防腐涂料在石油化工行業(yè)的用量與其他行

13、業(yè)相比相對(duì)較大。包括油田設(shè)施、輸油管線、貯油罐、海洋平臺(tái)、換熱器、冷卻塔等。2.1.1 貯油罐防腐油罐防腐涂料是石化行業(yè)用量最大的一類涂料，根據(jù)油罐內(nèi)壁和外壁接觸的介質(zhì)及環(huán)境不同，對(duì)所使用的防腐涂料的要求也不相同，我國(guó)新造油罐大多要求涂層防腐年限在 710 年。油罐內(nèi)壁涂料應(yīng)滿足耐油、耐化學(xué)介質(zhì)、抗腐蝕和導(dǎo)靜電要求。根據(jù)油罐內(nèi)部不同腐蝕環(huán)境，采用不同的防護(hù)涂層。油罐內(nèi)表面通常為罐底至罐底以上 1.5米）是石油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域，通常使用加強(qiáng)的涂層防護(hù)，目前使用較多的是環(huán)氧煤瀝青涂料作為石油儲(chǔ)罐內(nèi)壁涂料。2.1.2輸油管線防腐管道外壁涂料分為地上和地下兩種。地上管道外壁防腐用涂料與油罐外壁用

14、涂料大致相同，同樣要求涂層具有優(yōu)異的防腐性能及耐老化性能。對(duì)于地下管道防腐涂料，由于管道處于土壤溶液環(huán)境下，要求外壁所用涂料耐水、耐酸、耐堿、耐微生物、耐腐爛動(dòng)植物和耐植物根系穿且要求且有長(zhǎng)效防腐性。目前地下管道外壁防腐采用外涂防護(hù)層和陰極保護(hù)相結(jié)合，防護(hù)層有金屬涂層，如鎳層、鋅層等還有磷化層等，但迄今仍以有機(jī)涂層最為經(jīng)濟(jì)有效，應(yīng)用最普遍。在輸油管線防腐中，我國(guó)最早采用原蘇聯(lián)的石油瀝青層技術(shù)，對(duì)第一條管道即克拉馬依至獨(dú)子山輸油管道進(jìn)防護(hù)處理，至今該涂層仍在安全運(yùn)行。到70年代末，石油瀝青是國(guó)內(nèi)主要的管道外涂層防護(hù)技術(shù)。20世紀(jì)80年代中期，國(guó)內(nèi)相繼研制開發(fā)了擠壓聚乙烯防護(hù)層（2PE）、熔結(jié)環(huán)氧

15、粉末涂料（FBE）、焦油瀝青“瓷漆”等技術(shù)。上世紀(jì)90年代起，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)的3 P E 、3 P P 、雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末DPS）等技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)重大的長(zhǎng)輸油管道工程項(xiàng)目主要以 2 P E，3PE、3PP、FBE和 DPS等涂層的應(yīng)用為主。近年來，無溶劑環(huán)氧防腐涂料、環(huán)氧玻璃鱗片類涂料及低溫固化環(huán)氧粉末涂料在石油管道防腐方面均有應(yīng)用，無論是測(cè)試數(shù)據(jù)，還是在國(guó)內(nèi)許多火力發(fā)電廠、石油化工廠等廠區(qū)埋地管道上的實(shí)際應(yīng)用，均取得了良好的應(yīng)用效果8。如天津科瑞達(dá)涂料化工有限公司生產(chǎn)的環(huán)氧呋喃玻璃鱗片膠泥產(chǎn)品，具有優(yōu)異的耐酸、耐堿性能較好，具有較高抗?jié)B透性，耐煤氣中各種腐蝕介質(zhì)能力強(qiáng)。在首鋼搬遷工程煤氣

16、管道防腐中應(yīng)用效果良好2.1.3 換熱器防腐 換熱器占石油化工廠設(shè)備總量的 1 / 3 以上，占整個(gè)設(shè)備投資的19%40%。換熱器的運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)裝置能否平穩(wěn)運(yùn)行，其中腐蝕與結(jié)垢是影響換熱器安全運(yùn)行的兩大因素。在油氣加工過程中，由于高溫條件下，環(huán)烷酸、硫化物、及其他鹽類對(duì)鋼鐵表面具有很強(qiáng)的腐蝕性；另外循環(huán)水中的溶解氧、濃縮鹽、微生物等對(duì)鋼鐵造成的腐蝕也相當(dāng)嚴(yán)重。目前國(guó)內(nèi)外使用的換熱器防腐涂料大多為改性環(huán)氧樹脂，如環(huán)氧氨基、環(huán)氧酚醛等。需要在120條件下烘干，并需要多道涂裝，在大型裝置上無法使用。因此，開發(fā)一種可常溫固化，施工簡(jiǎn)單，耐熱性好、導(dǎo)熱率高及耐腐蝕性強(qiáng)的涂料品種是市場(chǎng)急需解決的問題

17、。2.2 集裝箱制造業(yè)2006年以來，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和海運(yùn)業(yè)持續(xù)繁榮，集裝箱制造業(yè)也呈迅速發(fā)展態(tài)勢(shì)，我國(guó)已連續(xù) 13 年成為世界第一制箱大國(guó)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：2005年我國(guó)集裝箱生產(chǎn)量為 232萬(wàn) TEU，2006年為 279.4 萬(wàn) TEU，增長(zhǎng) 20%；2007關(guān)西、Hempel、KCC金剛化工四家，由于受到金融危機(jī)和鋼鐵價(jià)格持續(xù)上漲的影響，2008年集裝箱產(chǎn)量出現(xiàn)下滑，基本與 2006年持平，使用涂料約28萬(wàn)噸13。集裝箱涂料生產(chǎn)廠家目前主要集中在中涂化工、中遠(yuǎn)年為 350 萬(wàn) TEU，增長(zhǎng) 25.4%。國(guó)際集裝箱者協(xié)會(huì)在1992年2月召開了專業(yè)會(huì)議，提出開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用水性集裝箱

18、涂料的建議。在集裝箱涂料水性化研究方面， 用Hempel、Mega、Chugoku、Kansai等涂料公司起步較早。如Hempel涂料公司已研制成功水性環(huán)氧富鋅底制的的水性集裝箱涂料如Megamar面漆等。意大利 Mega 涂料公司研用于集裝箱涂裝中。目前，阻礙集裝箱涂料水性化的原因主要有兩個(gè)方面：一方面是箱廠沒有與水性集裝箱涂料工藝相適應(yīng)的噴涂設(shè)備和加熱烘干設(shè)備，要使國(guó)內(nèi)大部分集裝箱生產(chǎn)線進(jìn)行水性化改造，尚需較長(zhǎng)時(shí)間；另一方面是由于目前集裝箱生產(chǎn)效率較高，單線每天產(chǎn)量最高達(dá)到 3 0 0TEU以上，而水性涂料的干燥速度難以適應(yīng)快速生產(chǎn)節(jié)奏。涂料是否能在集裝箱行業(yè)得到大范圍推廣用，尚需較長(zhǎng)時(shí)間

19、的研究。在集裝箱涂裝工藝方面，各集裝箱制造商紛紛探討多元化的涂料方式，中集集團(tuán)于2007年研制并投入使用車間底漆輥涂生產(chǎn)線和全自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線13。底漆輥涂生產(chǎn)線原理和PCM的涂裝方式類似，減少了涂裝中溶劑的加入量，并大大減少了涂裝時(shí)的涂料損耗。全自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線則打破過去手工噴涂工藝，采用機(jī)械手自動(dòng)噴涂，大大節(jié)省了噴涂時(shí)間，提高涂裝效率。2.3 橋梁建設(shè)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐保護(hù)中，金屬噴涂（鋅、鋁或鋅鋁合金）、水性富鋅底漆、無機(jī)富鋅底漆及環(huán)氧富鋅底漆是經(jīng)常采用的防腐底涂層。采用金屬熱噴涂對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐保護(hù)的措施，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有幾十年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)聯(lián)邦公路管理局 FHWA-RD-96-058

20、報(bào)告中指出，熱噴涂至少可以保證30年的有效使用期。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BS5493 中規(guī)定無論何種環(huán)境，防腐年限在15年以上主張采用金屬噴涂防腐（如噴鋅、噴鋁）。在英國(guó)新建的橋梁中90%以上采用熱噴涂金屬鍍層和防腐蝕涂料結(jié)合的保護(hù)方案。14富鋅底漆包括水性無機(jī)富鋅底漆和溶劑型富鋅底漆兩類，其中溶劑型富鋅底漆又分為醇溶型無機(jī)富鋅底漆和環(huán)氧富鋅底漆兩種。水性無機(jī)富鋅不含有機(jī)溶劑，屬于綠色環(huán)保型涂料。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天總署（NASA）報(bào)告，在各類富鋅涂料中，耐腐蝕性最佳的為水性無機(jī)富鋅涂料，它在海洋大氣條件下使用的壽命至少為25年。熱浸鍍鋅也是鋼構(gòu)橋梁重要的防腐處理工藝，主要針對(duì)橋梁的較小部件，比如鋼護(hù)欄、燈

21、桿等。然后再以環(huán)氧云鐵和聚氨酯面漆進(jìn)行雙重系統(tǒng)的保護(hù)處理。在橋梁上使用熱鍍鋅工藝最多的懸索、吊索和斜拉鋼絲。3.工業(yè)防腐涂料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀改革開放30年來，我國(guó)工業(yè)防腐涂料的水平有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。不斷開發(fā)出高性能的涂料品種，并陸續(xù)在國(guó)家大型工程中得到應(yīng)用。但整體水平與國(guó)外相比，仍有較大的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是生產(chǎn)企業(yè)多、規(guī)模小、分布廣、效益低，無法與國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)。一些小的涂料企業(yè)應(yīng)考慮如何提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力。國(guó)家的相關(guān)扶持政策并不等于小企業(yè)的“保護(hù)傘”，涂料企業(yè)也應(yīng)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，規(guī)范管理模式，提高產(chǎn)品品質(zhì)。二是涂料生產(chǎn)企業(yè)自主創(chuàng)新能力相對(duì)不足，缺少核心競(jìng)爭(zhēng)力

22、。國(guó)內(nèi)涂料企業(yè)要想在重防腐領(lǐng)域有更大的作為，當(dāng)務(wù)之急是提高技術(shù)創(chuàng)新能力，開發(fā)出更多符合時(shí)代要求的環(huán)保、節(jié)能、性價(jià)比高的個(gè)性化新產(chǎn)品，從而提高企業(yè)自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。三是涂料生產(chǎn)企業(yè)專業(yè)化程度不高，配套不全。大多數(shù)涂料生產(chǎn)廠生產(chǎn)的涂料品種很多，但針對(duì)防腐的某一特定市場(chǎng)往往不能提出合理科學(xué)的配套。另外，部分國(guó)內(nèi)涂料生產(chǎn)企業(yè)對(duì)涂料施工環(huán)節(jié)、施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)服務(wù)重視程度不夠。因此，企業(yè)還應(yīng)在這些方面加大力度，走產(chǎn)品專業(yè)化，服務(wù)專業(yè)化的道路。四是涂料生產(chǎn)企業(yè)往往比較重視對(duì)產(chǎn)品性能的研究，而對(duì)涂料配套體系和施工工藝研究不足。因此，企業(yè)應(yīng)在涂料施工性能和涂裝工藝研究方面大下工夫，要從涂料涂裝一體化的理

23、念出發(fā)，重視對(duì)涂料施工階段的研究，不斷優(yōu)化和提升產(chǎn)品的綜合性能，提高涂料配套體系的科學(xué)性和合理性，適應(yīng)不同腐蝕環(huán)境的要求。4工業(yè)防腐涂料未來發(fā)展方向 根據(jù)報(bào)道，到 2020年，我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005 年下降 40%45%，在國(guó)家減排總體目標(biāo)下，污染排放嚴(yán)重的傳統(tǒng)溶劑型涂料在工業(yè)領(lǐng)域的比例勢(shì)必會(huì)逐年降低。如何降低涂料行業(yè)VOC排放，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，尋找一條適合中國(guó)涂料產(chǎn)業(yè)的“低碳”經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線，將成為 2010年，乃至國(guó)家“十二五”規(guī)劃中對(duì)于涂料產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展尤為關(guān)鍵的措施。工業(yè)防腐作為涂料產(chǎn)業(yè)一個(gè)重要組成部分，應(yīng)積極推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，高性能、低能耗和低污染的新

24、型涂料品種仍然是工業(yè)防腐行業(yè)的重要發(fā)展方向。4.1 水性工業(yè)防腐涂料水性防腐涂料近年來被越來越多地關(guān)注，作為一種低污染的綠色環(huán)保涂料，將成為未來世界涂料市場(chǎng)主角。據(jù)不完統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工業(yè)防腐涂料年需求量在 170萬(wàn)t左右，其中可由水性工業(yè)防腐涂料替代的達(dá)100 萬(wàn) t?？蓮V泛應(yīng)用于石油化工、汽車、鐵路、船舶、集裝箱等各個(gè)領(lǐng)域。而這些領(lǐng)域以前全部使用溶劑型涂料，每年的有機(jī)溶劑揮發(fā)量達(dá) 80 萬(wàn) t，資源浪費(fèi)達(dá) 30 多億元，不僅帶來巨大的環(huán)境危害，也浪費(fèi)了大量的資源。因此，在“綠色環(huán)保、節(jié)能減排”的大背景下，采用水性工業(yè)防腐涂料勢(shì)在必行。我國(guó)水性工業(yè)防腐涂料研究起步較晚，在應(yīng)用中仍存在一些問題，主要

25、表現(xiàn)在：水性防腐涂料由于干燥速度較慢，不能滿足生產(chǎn)線快速流水作業(yè)；水性防腐涂料在橋梁、鐵路、戶外鋼結(jié)構(gòu)防腐等方面均有應(yīng)用要求，目前國(guó)產(chǎn)水性防腐涂料某些性能達(dá)不到同類溶劑型防腐涂料水平；水性防腐底漆及配套性研究欠缺。與國(guó)外相比，也存在一定差距。在汽車涂裝方面，歐洲和北美國(guó)家在中涂和金屬底色漆方面均已水性化，水性罩光清漆已部分被使用，但國(guó)內(nèi)此方面報(bào)道較少。4.2 粉末涂料粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的環(huán)保型涂料。由于世界各國(guó)對(duì)能源的需求越來越大，降低能源消耗，保護(hù)環(huán)境成為主要的發(fā)展方向。因此，開發(fā)可低溫固化高耐候性、裝飾性強(qiáng)及可薄涂的粉末涂料將是今后的主要發(fā)展方向。另外，聚酯粉末涂料目前主

26、要用固化劑為 TGIC（三縮水甘油基異氰脲酸酯）。由于其具有一定毒性，歐美等國(guó)家近年來已逐漸取消對(duì)其使用，羥烷基酰胺（HAA）、四甲氧基甘脲及低環(huán)氧化合物等。還出現(xiàn)了近紅外及紫外光固化粉末涂料，其優(yōu)點(diǎn)是降低固化溫度、提高固化速度。而在我國(guó)這些方面相關(guān)報(bào)道較少，將成為今后粉末涂料的主要研究方向。4.3高固體份涂料高固體份涂料（HSC）通常指的是體積固含量（V%）60%或重量固含量在80%的涂料。隨著環(huán)保要求的日益增高。高固體份涂料市場(chǎng)需求量越來越多。高固體份涂料是目前發(fā)展最快，應(yīng)用量最廣的涂料品種之一。近年來，聚有機(jī)硅氧烷、聚天門冬氨酸酯及無溶劑環(huán)氧涂料等高固體份涂料均在重防腐領(lǐng)域得到應(yīng)用，將是

27、未來主要的防腐涂料品種。高固體份涂料由于其施工性能及所需的施工條件與現(xiàn)有溶劑型涂料基本相同，將在今后工業(yè)防腐領(lǐng)域應(yīng)用中占重要比例。因此，今后的主要研究方向是如何提高這些產(chǎn)品的固體含量到 70%以上，這樣可以有效減少溶劑揮發(fā)量的1/4左右。4.4低表面處理涂料在鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中，為了保證涂層防腐質(zhì)量，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴砂前處理，通常要到 Sa2.5級(jí)。使整個(gè)工程造價(jià)大幅提高（噴砂前處理占整個(gè)工程 30%40%），同時(shí)也會(huì)造成強(qiáng)烈的粉塵和噪聲污染。另外，近年來，國(guó)內(nèi)外大量海上工程建筑、橋梁、電力鐵塔等進(jìn)入維修期，需要對(duì)舊有涂層進(jìn)行重新涂裝。而在這些已建鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行噴砂處理難度太大，通常使用人

28、工除銹進(jìn)行表面處理，很難達(dá)到 Sa2.5 級(jí)。3因此開發(fā)對(duì)涂裝前鋼結(jié)構(gòu)表面前處理要求等級(jí)較低的低表面處理涂料具有十分重要的意義。第二章 防腐涂料的工業(yè)生產(chǎn)研究第一節(jié)：水性工業(yè)防腐涂料的制備研究1.實(shí) 驗(yàn)1.1原材料和主要儀器設(shè)備1.1.1 原材料主要原材料、規(guī)格和生產(chǎn)廠家見表 1。表 1 主要原材料9名稱規(guī)格用途來源水性環(huán)氧固化劑鋅粉鈦白粉 R-930沉淀硫酸鋇云母粉三聚磷酸鋁SN-5029T-4505乙二醇丁醚901WPUR-40PU40BYK-190BYK-346蒸餾水AB-EP-20AB-HGF800 目工業(yè)級(jí)400 目工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)-成膜物

29、質(zhì)成膜物質(zhì)顏填料顏填料顏填料顏填料防銹顏料分散劑消泡劑成膜助劑消泡劑增稠流平劑增稠劑分散劑基材潤(rùn)濕劑浙江安邦浙江安邦市售日本石原山西南風(fēng)滁州格銳廣西科晶圣諾普科美國(guó)亞士蘭揚(yáng)州華倫德固薩公隆化學(xué)臨安福盛畢克化學(xué)畢克化學(xué)市售1.1.2 主要儀器設(shè)備JB90-D 型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)，SK2 砂磨機(jī)，無氣噴涂設(shè)備等。1.2 配方（1）水性環(huán)氧富鋅底漆 A 組分的參考配方見表 2，B 組分為水性環(huán)氧固化劑，C 組分為鋅粉（500 目以上），施工比例為：m（A）m（B）m（C）=4117。表2；水性環(huán)氧富鋅底漆 A 組分的參考配方10原材料質(zhì)量比水性環(huán)氧樹脂乳液分散劑 SN-5029乙二醇丁醚消泡劑 901

30、W增稠流平劑 PUR-40去離子水基材潤(rùn)濕劑 BYK-34685.001.5010.000.500.502.200.30注：添加時(shí)需控制轉(zhuǎn)速為 200 r/min，下同。（2）水性環(huán)氧工業(yè)防腐面漆配方見表 3，B 組分采用水性環(huán)氧固化劑，m（A）m（B）=61。表3水性環(huán)氧工業(yè)防腐面漆 A 組分的參考配方10原材料質(zhì)量比水性環(huán)氧樹脂乳液分散劑 SN-5029分散劑 BYK-190鈦白粉沉淀硫酸鋇云母粉T-4505 消泡劑PUR-40PU40消泡劑 901W基材潤(rùn)濕劑 BYK-3466004.52.021060302.764221.3 制備工藝按配方投入相應(yīng)量的水，開啟分散機(jī)低速攪拌電機(jī)，再加入

31、部分定量的分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、成膜助劑、流平劑等助劑，攪拌 5 min 后，投入相應(yīng)數(shù)量的顏填料，開啟分散機(jī)高速攪拌電機(jī)，高速分散 2030 min。依序關(guān)閉分散機(jī)的高速、低過濾包裝加入定量的水性環(huán)氧樹脂乳液和部分消泡劑等開啟中、低速電機(jī)攪拌 1020 min，用增稠劑調(diào)節(jié)黏度至 90100 KU，進(jìn)行速攪拌電機(jī)，開啟砂磨機(jī)進(jìn)行研磨，當(dāng)細(xì)度達(dá)到 1030 m 后。1.4 性能測(cè)試方法因此類產(chǎn)品目前尚無相應(yīng)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)按本公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Q/DLF 0072008水性環(huán)氧富鋅底漆和Q/DLF 00102008水性環(huán)氧面漆的要求進(jìn)行測(cè)試。2.結(jié)果和討論2.1水性環(huán)氧樹脂乳液和固化劑對(duì)防

32、腐涂料性能的影響水性環(huán)氧樹脂乳液和固化劑對(duì)防腐涂料性能的影響很大，通常采用雙酚 A 環(huán)氧樹脂進(jìn)行水性化的乳液作為防料用的成膜物質(zhì)1-5。本項(xiàng)目采用的 AB-EP 系列水性環(huán)氧樹脂乳液和 AB-H 系列水性環(huán)氧固化劑，在水中有極好的分散性，可經(jīng)高速攪拌、研磨而不破乳，所制得的涂膜除具有環(huán)氧樹脂本身的優(yōu)異性能外，還改進(jìn)了環(huán)氧樹脂的柔韌性、耐磨性等，具有良好的機(jī)械性能及耐化學(xué)品性能。2.2水性環(huán)氧樹脂乳液與固化劑當(dāng)量比對(duì)防腐涂料性能的影響水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑的當(dāng)量比因水性環(huán)氧樹脂涂料的類型不同而有較大差異5-6，對(duì)于型水性環(huán)氧樹脂體系，由于是用水性環(huán)氧固化劑直接乳化低分子量的液體環(huán)氧樹脂，體

33、系中具有表面活性作用的鏈段較高，適當(dāng)提高兩者的當(dāng)量比，可明顯改善涂膜的耐水性和硬度。但環(huán)氧與胺固化劑的當(dāng)量比不宜過高，否則易造成乳化效果不好而影響成膜。一般控制在比理論值高 5%10%的范圍內(nèi)。適當(dāng)增加環(huán)氧樹脂的用量，有助于提高涂膜的耐水性和耐腐蝕性，這是因?yàn)榄h(huán)氧樹脂是親油的，而水性環(huán)氧固化劑的親水性較強(qiáng)，適量減少水性環(huán)氧固化劑就可提高該體系親油性。在某些情況下，若采用環(huán)氧固化劑過量，則有助于提高涂膜的固化速度和交聯(lián)密度，從而有利于提高涂膜的耐溶劑性、耐污染性、附著力及干燥速度等。本試驗(yàn)調(diào)整水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑的當(dāng)量比，測(cè)試相關(guān)涂料性能，結(jié)果見表 4。表4氧基/胺氫當(dāng)量比對(duì)涂料性能的影

34、響11項(xiàng)目表干時(shí)間/h實(shí)干時(shí)間/h柔韌性/mm耐沖擊性/cm耐堿性（10%NaOH，7 d適用期/h耐水性（去離子水，7 d環(huán)氧基/胺氫當(dāng)量比6 241505 整板起泡失光微泡由表 4 可見，環(huán)氧基/胺氫當(dāng)量比為 0.8 時(shí)，涂料的性能最好，因?yàn)榇藭r(shí)反應(yīng)最完全，交聯(lián)密度最大，再加上合適的顏填料，使得此時(shí)的機(jī)械性能和耐化學(xué)性能優(yōu)良。2.3 顏填料的選擇及體積濃度（PVC）對(duì)防腐涂料性能的影響防銹顏填料分為物理防銹和化學(xué)防銹 2 類?？紤]到水性環(huán)氧樹脂乳液涂料為經(jīng)改性胺呈弱堿性，應(yīng)當(dāng)避免使用酸性和吸水性高的顏填料。物理防銹顏填料可選擇云母氧化鐵和超細(xì)云母粉，這些片狀結(jié)構(gòu)物料的加入能增加涂膜的致密性

35、，降低腐蝕性介質(zhì)的滲透率，對(duì)腐蝕性介質(zhì)起著屏蔽作用?；瘜W(xué)防銹顏料主要有鉛系顏料及鉻酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽等顏料，由于環(huán)保要求，現(xiàn)在一般不選用前 2 種。水性環(huán)氧涂料中主要選用磷酸鋅和三聚磷酸鋁作為防銹顏料，用量占整個(gè)顏填料的 20左右。磷酸鹽離解產(chǎn)生的磷酸根可使金屬表面鈍化，引起陽(yáng)極極化；而鋅離子和鋁離子則在陰極反應(yīng)生成難溶物引起陰極極化，大大提高了涂膜的耐鹽霧腐蝕性能2-4，7-9。本試驗(yàn)采用鋅粉、云母氧化鐵灰、云母粉、三聚磷酸鋁作為防銹顏填料，取得良好的效果。顏填料體積濃度（PVC 值）對(duì)涂膜性能的影響見表 5。表 5 PVC 值對(duì)涂膜性能的影響11項(xiàng)目顏填料體積濃度（PVC值）232832

36、3640柔韌性mm11122耐沖擊性cm505050<50<40耐鹽霧360h起跑432h起泡600h起泡418h起泡312h起泡從表 5 可見，隨著 PVC 值的增大，涂膜的耐鹽霧性逐漸降低，而銹蝕性卻逐漸增大，且柔韌性、耐沖擊性均逐漸降低。這是因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，涂層中聚合物樹脂基料的數(shù)量可足以包覆涂層中的顏填料顆粒，此時(shí)涂層為連續(xù)致密的膜，而當(dāng)涂膜中的顏填料體積濃度大于某一定值（臨界體積濃度）而使樹脂基料不足以包覆這些顏填料顆粒時(shí)，涂膜的各項(xiàng)性質(zhì)均會(huì)發(fā)生突變。本項(xiàng)目涂料體系的最佳 PVC 值為 32.2.4 助劑對(duì)防腐涂料性能的影響水的表面張力較高（72.5 mN/m），是一般

37、有機(jī)溶劑的 2 倍多。高的表面張力不利于水性涂料的消泡，也減小了水性涂料對(duì)底材的潤(rùn)濕能力、滲透能力和鋪展能力。對(duì)底材的潤(rùn)濕不良將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的縮孔等表面缺陷的產(chǎn)生，影響涂料對(duì)底材的附著力，從而導(dǎo)致防腐涂料的耐腐性能降低。這時(shí)應(yīng)加入流變助劑，通過降低涂料體系的表面張力來提高防腐涂料的濕潤(rùn)性能和流平性能。研究中通過選用一系列的水性流變助劑，最終確定選用 BYK-346 助劑，該助劑能大大降低水性涂料的表面張力，提高涂料體系對(duì)底材的濕潤(rùn)性能，不僅防止了縮孔現(xiàn)象的發(fā)生，還大大提高了水性防腐涂料對(duì)底材的滲透性能，通過提高涂料體系對(duì)底材的附著力來改善涂料的耐鹽霧性能。第二節(jié)：管道防腐環(huán)氧粉末涂料的研制1.涂

38、料配方研究1.1配方設(shè)計(jì)的基本要求環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)和性能是決定涂料和涂膜性能的主要因素，選擇環(huán)氧樹脂時(shí)應(yīng)考慮熔融溫度和分解溫度、熔融黏度、電性能、樹脂穩(wěn)定性、附著力等因素。從工業(yè)化生產(chǎn)的角度，需考慮環(huán)氧樹脂的合成工藝、原料來源、價(jià)格、毒性等重要因素。管道防腐環(huán)氧粉末涂料一般采用室溫下為固態(tài)的雙酚A 環(huán)氧樹脂為基料，如601,604等可以滿足要求。環(huán)氧樹脂的用量應(yīng)與固化劑用量結(jié)合考慮，一般來說1mol環(huán)氧基團(tuán)可配合1.01.2mol活性氫的固化劑。固化劑在很大程度上支配著涂料和涂膜的性能，因此必須認(rèn)真選好固化劑。一般要求：（1）在常溫下是固體，即粉末狀、粒狀或者片狀；（2）在制造粉末涂料的熱熔融混

39、合工序中，與樹脂或其他成分不起化學(xué)反應(yīng)；（3）制造成粉末涂料后，粉末涂料的貯存穩(wěn)定性良好，在室溫下貯存半年以上，與樹脂及其他成分不起化學(xué)反應(yīng)，也不凝聚結(jié)塊；（4）從節(jié)能考慮，配制成粉末涂料后，能促使粉末涂料在低溫下迅速固化，形成滿意的涂膜；（5）要求固化劑的剌激性氣味和毒性小，無害于身體健康和環(huán)境衛(wèi)生；（6）在烘烤成膜過程中，最好不釋放出有剌激性氣味及有毒的化合物或者氣體；（7）固化劑應(yīng)為無色，不能使涂膜著色，否則影響涂膜外觀和使用效果；（8）固化劑要求生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料來源豐富、價(jià)格便宜，一般采用酚醛樹脂、雙氰胺、改性雙氰胺咪唑等固化體系。顏填料應(yīng)具備耐熱性，管道防腐環(huán)氧粉末涂料的固化溫度一

40、般在 200240攝氏度，選用的顏填料在此溫度下應(yīng)充分穩(wěn)定，使涂膜在固化過程中不發(fā)生變色、性能損失等問題。此外，為達(dá)到防腐性能的要求，還要求顏填料具有足夠的硬度和耐磨性?？傮w來說，無機(jī)顏填料比有機(jī)顏填料的耐溫和耐化學(xué)性好。鈦白、鐵紅、鐵黑、云母氧化鐵、炭黑、酞菁藍(lán)、酞菁綠、群青、沉淀硫酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、沉淀二氧化硅、云母粉和石英粉等可以滿足要求。4助劑的作用是調(diào)整涂料的特定功能。流平劑可用丙烯酸樹脂類流平劑，用量為樹脂用量的 0.2%2%。涂膜邊角遮蓋力改進(jìn)劑可用微細(xì)粉狀二氧化硅。消光劑可用超細(xì)二氧化硅、滑石粉、硬脂酸鋁、硬脂酸鈣等。2.涂料配方根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)初始配方后，采用

41、了獨(dú)特的復(fù)合固化劑，經(jīng)過反復(fù)的配方調(diào)試和篩選，得到管道防腐環(huán)氧粉末涂料的最佳配方 。（見表1）表 1 管道防腐環(huán)氧粉末涂料的配方5原料名稱質(zhì)量分604環(huán)氧樹脂800復(fù)合固化劑24.4顏填料40.0助劑0.63.涂料制備工藝在試驗(yàn)過程中采用的試制工藝如下：環(huán)氧樹脂、固化劑、顏填料、助劑-混合-擠出-壓片-粉碎-樣品。4.涂料性能對(duì)篩選出的最佳配方，進(jìn)行了系列性能測(cè)試。4.1涂料性能涂料性能見表2表2管道防腐環(huán)氧粉末涂料的性能6項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果測(cè)試方法外觀粉狀，色澤均勻，無結(jié)塊目測(cè)粒度（140目篩余物）%0.5實(shí)測(cè)不揮發(fā)物含量%95.5磁性物含量%未測(cè)出膠化時(shí)間（180）s63GB/T6554固化時(shí)間

42、(180)min2.8SY/T0315密度g·cm1.4GBT4472貯存期a1實(shí)測(cè)4涂膜機(jī)械性能涂抹機(jī)械性能見表表管道防腐環(huán)氧粉末涂膜的機(jī)械性能6項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果測(cè)試方法附著力/級(jí)1硬度3H沖擊強(qiáng)度/j5GB/T1732柔韌性/mm1GB/T17314.3涂膜化學(xué)性能涂膜化學(xué)性能見表46表4管道防腐環(huán)氧粉末涂膜的化學(xué)穩(wěn)定性項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果耐熱性（100.120h）涂層無變化耐寒性（-30。，120h）涂層無變化冷熱交替（-30=100）10次循環(huán)，涂層無變化耐污水（室溫，1a）涂層無變化耐10%hcl(室溫，1a)涂層無變化耐10%硫酸（室溫，1a）涂層無變化耐10%NaOH(室溫，1a)

43、涂層無變化耐10%NaCl(室溫，1a )涂層無變化耐70%汽油（室溫，1a）涂層無變化耐鹽霧（1000h）/級(jí)4.4 涂料固化的曲線采用差示掃描量熱儀 （） 對(duì)涂料樣品進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)中溫度每分鐘升高攝氏度，重點(diǎn)測(cè)試攝氏度的熱流變化，結(jié)果見圖 7可見 攝氏度左右涂料開始交聯(lián)固化，度左右放熱量達(dá)到峰值，度 左右固化反應(yīng)結(jié)束，在線性升溫狀態(tài)下固化時(shí)間不到 第三節(jié)：鋅鋁基重防腐涂料的開發(fā)與應(yīng)用開發(fā)與試驗(yàn) 對(duì)船舶、海上平臺(tái)、橋梁、高層建筑等鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用調(diào)查，發(fā)現(xiàn)焊接、栓接等連接部位是鋼結(jié)構(gòu)防腐的一個(gè)難點(diǎn)。根據(jù)以前各類重防腐涂料應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，分析現(xiàn)有環(huán)氧富鋅涂料和國(guó)外 ZINGA 涂料的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用問

44、題，選擇優(yōu)質(zhì)納米鋅鋁粉為基本填料，開發(fā)高性價(jià)比、適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)特殊部位防腐的涂料。經(jīng)過不同材料、不同比例的多次對(duì)比試驗(yàn)分析，選定 HD5002 鋅鋁基涂料配方和施工工藝。.1涂料組成 HD5002 鋅鋁基涂料為雙組分，其中 A 組分由改性樹脂、超細(xì)片狀鋅鋁粉構(gòu)成，B 組分為固化劑。涂料選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良的片狀鋅粉和鋁粉，平均厚度為 100nm，平均直徑小于 10 m，涂料涂裝后干膜金屬含量大于 70%，等效鋅含量大于 90%（等體積鋅粉替換鋁粉計(jì)算）。1. 試樣制備 HD5002 鋅鋁基涂料施工方法為：涂料 A 組分與B 組分比例為 6 1，加入固化劑攪拌均勻后，要在 8 h內(nèi)施工完；涂覆工件需經(jīng)噴砂（

45、或磷化）前處理；涂裝方式可采用刷涂或噴涂；施工溫度需大于 5 ；常溫干燥條件：表干 2 h，實(shí)干 24 h；120 烘干 30 min；試板涂層厚度為 30 m。1.測(cè)試方法 用電化學(xué)測(cè)試方法測(cè)定極化曲線、EIS。測(cè)定工作采用 EG&G 公司的 M273 恒電位儀，測(cè)試采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極（SCE），輔助電極為鉑片，以涂層體系為研究電極，電極工作面積為 13 cm2。腐蝕介質(zhì)為 3.5%的 NaCl 水溶液。所用化學(xué)試劑為分析純?cè)噭?，NaCl 溶液用一次蒸餾水配制，所有電化學(xué)測(cè)試均在室溫下進(jìn)行，溶液未經(jīng)除氧處理。 用鹽霧測(cè)試方法測(cè)定耐腐蝕性能。鹽霧試驗(yàn)采用上海簡(jiǎn)戶儀器

46、設(shè)備有限公司的 JST-120 型鹽霧試驗(yàn)箱，參照國(guó)標(biāo) GB/T 101251997、GB/T 17711991 進(jìn)行。1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論涂料的基本性能見表表涂料的基本性能7性能測(cè)試數(shù)據(jù)備注相對(duì)密度度測(cè)粘度度測(cè)添加固化劑后的相對(duì)密度度測(cè)添加固化劑后粘度度測(cè)稀釋比:的粘度度測(cè)稀釋比:的粘度度測(cè)理論涂覆面積閃點(diǎn)燃點(diǎn)涂層硬度鉛筆硬度法附著力劃格法彎曲馬口鐵耐沖擊性落錘 試驗(yàn)結(jié)果表明，HD5002 鋅鋁基涂料成膜后，其附著力、彎曲以及耐沖擊性能均達(dá)到實(shí)際應(yīng)用指標(biāo)，尤其附著力達(dá)到 0 級(jí)，說明涂層與基體具有良好的附著力。HD5002 鋅鋁基涂料涂層的動(dòng)電位極化曲線的測(cè)試結(jié)果見表 2 和圖 1。 涂層的自

47、腐蝕電位為-965 mV，遠(yuǎn)高于普通環(huán)氧富鋅涂層的800 mV，表明鋅鋁基涂料對(duì)鋼基體犧牲陽(yáng)極保護(hù)要優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂料。表平行樣品 A、B 的電化學(xué)參數(shù)8電化參數(shù)A平均極化電阻自腐蝕電位。自腐蝕電流注：涂層對(duì) HD5002 鋅鋁基涂料樣品進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，結(jié)果見表表 3 平行樣品 A、B 耐中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果8樣品出現(xiàn)銹點(diǎn)的時(shí)間平均 HD5002 鋅鋁基涂料表現(xiàn)出優(yōu)異的防護(hù)性能，與涂層的組成結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，充分應(yīng)用了腐蝕防護(hù)功能。其防腐原理如下：犧牲陽(yáng)極作用：HD5002 鋅鋁基涂料的干膜涂層電極電位為-980 mV，對(duì)鋼材等金屬構(gòu)成了陰極保護(hù)。由于片狀鋅鋁粉處于樹脂包覆狀態(tài)，其陽(yáng)極犧牲作用緩慢、連

48、續(xù)、可控，可長(zhǎng)期犧牲其本身而對(duì)金屬表面形成電化學(xué)保護(hù)。物理屏蔽作用：由于采用了超薄超細(xì)片狀鋅鋁粉，HD5002 鋅鋁基涂料的涂層形成了良好的“迷宮效應(yīng)”，明顯優(yōu)于常規(guī)的球形鋅粉防腐涂料，顯著降低了涂層的透水率，更好地屏蔽了環(huán)境的腐蝕因素（水、氧等）。HD5002 鋅鋁基涂料的應(yīng)用觀察和檢驗(yàn) HD5002 鋅鋁基涂料的實(shí)用效果，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)（焊接和栓接）連接、鋼絲（鋼筋）的腐蝕防護(hù)，應(yīng)用 HD5002 鋅鋁基涂料進(jìn)行了試樣試驗(yàn)和試用對(duì)比觀察。.1鋼結(jié)構(gòu)連接部位鋼結(jié)構(gòu)焊接和栓接部位一般是結(jié)構(gòu)重點(diǎn)，也是防腐的重點(diǎn)，鋅鋁基涂料已在鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接部位和焊接部位腐蝕防護(hù)中試用。對(duì)螺栓連接表面防護(hù)處理是采用濕

49、態(tài)安裝來實(shí)現(xiàn)的，按應(yīng)用工藝規(guī)程，先對(duì)螺栓表面進(jìn)行清潔處理，浸入涂料中，安裝前將螺栓直接連接擰緊。焊接區(qū)域先打磨處理表面，然后將涂料作為底漆涂裝，通過層間交叉和補(bǔ)涂與周邊整體涂裝一致。2.2熱鍍鋅鋼絲（鋼筋） 鋼絲和鋼筋在建筑和橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多，對(duì)光面或熱鍍鋅鋼絲和鋼筋可應(yīng)用 HD5002 鋅鋁基涂料涂裝，提高和增強(qiáng)防腐功能。加涂 HD5002 鋅鋁基涂料涂覆時(shí)先將熱鍍鋅層打磨處理干凈，然后均勻涂上HD5002 鋅鋁基涂料。3.應(yīng)用經(jīng)濟(jì)成本分析HD5002 鋅鋁基涂料是一種新型涂料，在替代傳統(tǒng)的熱鍍鋅和環(huán)氧富鋅涂料時(shí)，具有較高的腐蝕防護(hù)效果和性價(jià)比。根據(jù)目前掌握的熱鍍鋅、環(huán)氧富鋅涂料、HD500

50、2 鋁基涂料的價(jià)格，在相同應(yīng)用涂層厚度和鹽霧試驗(yàn)壽命條件及原材料和施工成本方面進(jìn)行綜合對(duì)比分析，HD5002 鋅鋁基涂料應(yīng)用價(jià)格最低，經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較突出（見表 4）。表 4 HD5002 鋅鋁基涂料與熱鍍鋅和環(huán)氧富鋅涂料的應(yīng)用比較15表面處理涂層厚度鹽霧試驗(yàn)價(jià)格熱鍍鋅環(huán)氧富鋅涂料鋁鋅基涂料 比利時(shí) Zingamatell 公司的 ZINGA 等金屬防腐涂料在國(guó)內(nèi)外金屬結(jié)構(gòu)重防腐領(lǐng)域應(yīng)用較廣，HD5002鋅鋁基涂料是一種原材料開發(fā)的、性能優(yōu)良的防護(hù)涂料，具有較高的性價(jià)比，根據(jù)現(xiàn)有試板試驗(yàn)觀察用優(yōu)質(zhì)情況，防護(hù)性能、防護(hù)效果可以與 ZINGA 等金屬防腐涂料比較，同樣條件下應(yīng)用 HD5002 鋅鋁

51、基涂鍍涂料成本可大大降低。HD5002 鋅鋁基涂料適應(yīng)較薄的防護(hù)涂層，在涂層厚度較薄時(shí)可得到較好的防腐效果，應(yīng)用成本極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。第三章：粉末涂料生產(chǎn)設(shè)備及其產(chǎn)品檢測(cè)3.1 粉末涂料生產(chǎn)設(shè)備概述3.1.1預(yù)混合 圖1描述了現(xiàn)代化工廠連續(xù)生產(chǎn)粉末涂料的設(shè)能和產(chǎn)品的類型不同而不同。在熱熔混合前、將粉末涂料的各種組分進(jìn)行預(yù)混合是決不可忽視的重要過程,對(duì)粉末涂料的性能起著決定性的作用。特別是那些用量很少的助劑和著色顏料,如果預(yù)混合不充分,是不能夠在第二階段的熱熔擠出過程中得到補(bǔ)償?shù)?。熱熔擠出是一個(gè)連續(xù)的過程,在整個(gè)擠出過程中保證均一的喂料速度是保證產(chǎn)品質(zhì)量的先決條件。如果第一步驟中的預(yù)混合不充分將導(dǎo)致

52、涂膜組成不均一,從而造成涂層表面的流平不好、機(jī)械性能差涂層表面顏色不均一、光澤度低、表面有缺陷等。 一般來說,粉末涂料的原料都是固體狀的,只有當(dāng)所需要混合的各種成分都具有同樣的大小才能在預(yù)混合階段獲最好的效果,但這顯然是不可能的。因?yàn)闃渲皖伭蟽烧叩牧６炔盍藥讉€(gè)數(shù)量級(jí),少量的助劑,如流平劑或催化劑的加入,通過使用制作母料技術(shù)加以克服。為了防止基料被過分粉碎,采取適當(dāng)?shù)幕旌蠒r(shí)間是非常重要的。預(yù)混合后基料的理想粒度應(yīng)該在2 4 m m,如果顆粒太小,在擠出工序的喂料期間將傾向于流化；如果顆粒太大則需要增加功率才能使預(yù)混合料在混合機(jī)中流動(dòng)?；旌蠙C(jī)的選擇依據(jù)是混合強(qiáng)度、換色頻率以及操作工藝是連續(xù)生產(chǎn)還

53、是間歇生產(chǎn),因?yàn)楦鼡Q品種的清潔時(shí)間對(duì)整個(gè)生產(chǎn)操作至關(guān)重要。因此,粉末涂料工廠生產(chǎn)的配方品種也會(huì)影響混合機(jī)的選擇。對(duì)于要經(jīng)常換色的生產(chǎn)線,應(yīng)首選高速預(yù)混合機(jī)或容器預(yù)混合機(jī),其優(yōu)點(diǎn)是容易清洗且混合時(shí)間較短,只需2 3 min；對(duì)于不經(jīng)常換色的生產(chǎn)線,螺條混合機(jī)只要很低的投資,且每批產(chǎn)量大。除操作工藝以外,為了制造一致性能的涂膜或?qū)旌显O(shè)備本身的損耗考慮,要特別關(guān)注混合機(jī)的結(jié)構(gòu),混合機(jī)需要適當(dāng)?shù)臉?gòu)造設(shè)計(jì)。尤其在混合機(jī)工作期間,它可能會(huì)被突然的原因停止或者有意地停下來,檢查運(yùn)轉(zhuǎn)過程。對(duì)于這種情況下驅(qū)動(dòng)裝置必須能承受滿負(fù)荷反復(fù)起動(dòng)這個(gè)最基本的要求。比較好的裝配是直流電動(dòng)機(jī),它能比一般的正常起動(dòng)提供23倍

54、的附加扭矩。當(dāng)這種驅(qū)動(dòng)裝置還不能滿足要求時(shí),可以使用帶有不同直流的驅(qū)動(dòng)裝置(如滑動(dòng)環(huán)、液力聯(lián)軸器和離心式離合器或者使用V形帶傳送的間接裝置)。與緩慢運(yùn)動(dòng)的攪拌機(jī)相比,高速混合機(jī)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)而成為粉末涂料制造中較好的混合設(shè)備。這種機(jī)器的一個(gè)顯著特征是用非常短的混合時(shí)間便可達(dá)到極高的混合效果,甚至是少量的著色顏料亦可很容易地被預(yù)混合,并能被均勻地分散。因?yàn)榭焖倩旌献饔糜欣诔浞终股?為獲得淡雅優(yōu)美的色彩,可以降低所使用的顏料用量,從而達(dá)到節(jié)約的目的。少量的液體也能被均勻分散,對(duì)于液體助劑來說就不需要再花昂貴的經(jīng)費(fèi)去制作母料。總之,可快速清洗、加上幾個(gè)混合容器可公用一個(gè)混合頭的優(yōu)點(diǎn),以及短的混合時(shí)間至

55、少在預(yù)混合階段消除了頻繁換色所產(chǎn)生的問題。3.1.2 熔融擠出粉末涂料的混合包括幾個(gè)步驟,并分別在獨(dú)立的設(shè)備中完成。在其步驟生產(chǎn)中,基料和固化劑(不一定有)被熔融并進(jìn)行分子級(jí)的混合,顏料團(tuán)被破碎成原始粒子并和添加劑一起被均勻地分散在熔融的基料/固化劑混合物中；同時(shí)顏料粒子的表面被熔融的基料所潤(rùn)濕。原則上有3種機(jī)器可用于熱熔擠出。盡管也能使用像Z型葉片捏合機(jī)和能加熱的雙輥研磨機(jī),但最主要的設(shè)備還是擠出機(jī)。常用于生產(chǎn)制作粉末涂料的機(jī)械設(shè)備：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、行星螺桿擠出機(jī)。3種擠出機(jī)都可以在無壓力情況下進(jìn)行操作,在其螺筒的壁上有一些可供加料的開口?？赏ㄟ^螺桿設(shè)計(jì)的變化表征體系的特性,在雙螺桿擠出機(jī)中應(yīng)用傳輸、空檔和反向傳輸?shù)哪蠛蠅K,