新型阻燒延耐高溫車間底漆的應(yīng)用開發(fā)與研究

1、新型耐高溫阻燒延車間底漆的開發(fā)與應(yīng)用試驗報告張濤1，張中秋1，張馳1，吳小成2，王曉民2，杜貴鉛2，郭利雄2(1.廣州中國科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院，2.廣州中船龍穴造船有限公司；511458)摘 要：通過改良優(yōu)化配方，產(chǎn)品優(yōu)化升級成功制備出新型耐高溫阻燒延車間底漆，耐高溫達(dá)1200，燒延面積小，焊接性能好，大大減少二次除銹重涂的工作量，在很大程度上降低制造成本；耐高溫阻燒延車間底漆施工操作簡單、方便、環(huán)保，并且采用醇類溶劑作為稀釋劑，對操作工人身體無毒害。該材料填補國內(nèi)車間底漆應(yīng)用中的諸多不足，具有廣闊的市場前景和很高的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。關(guān)鍵詞：車間底漆；耐高溫性；阻燒延性；二次除銹重涂Abst

2、ract: The new shop primer, which has excellent high temperature resistant performance and outstanding burnt extend resistant performance, was successfully prepared through improved formula and product optimization and upgrading. The workload of secondary rust cleaning and recoat and manufacturing co

3、st were cut to the bone cause this new shop primer has an excellent high-temperature resistance(can arrive 1200), small size of burnt extend and unique welding performance. This new shop primer was comparatively simple to construct, convenient and environmentally friendly, whats more, it is no risk

4、to the operator. This new shop primer will make up some shortfall which issues from traditional shop primer, and will be wide market and vast economic and social efficiency.Key words: shop primer, high temperature resistance, burnt extend resistance, secondary rust cleaning and recoat1.引言車間底漆，又稱預(yù)處理底

5、漆或者保養(yǎng)底漆，是鋼板或者型鋼經(jīng)拋丸預(yù)處理后在流水線上噴涂的一層防護(hù)涂料。車間底漆的主要作用是為經(jīng)過預(yù)處理的鋼材提供保護(hù)，防止鋼材在儲存、運輸、加工，甚至到船臺合攏期間產(chǎn)生銹蝕，從而大大減輕分段或船臺涂裝的工作量。因此被廣泛應(yīng)用于海洋船舶、海上石油平臺、跨海大橋等大型鋼結(jié)構(gòu)的建造上1-4。依據(jù)GB/T 6747-2008的規(guī)定，船用車間底漆分為含鋅粉和不含鋅粉兩類。含鋅粉底漆常用的有環(huán)氧富鋅底漆和無機鋅底漆(又稱硅酸鋅底漆)；不含鋅粉底漆常用的是磷化底漆和環(huán)氧無鋅底漆。國內(nèi)造船企業(yè)多近海岸，周期較長，需要612月不等，且多為露天建造，因此，造船主要采用防腐蝕性能更佳的含鋅底漆。而其中，無機鋅底

6、漆以其優(yōu)良的導(dǎo)電性、防銹性、快干性，適應(yīng)工廠車間預(yù)涂流水線作業(yè)的要求而被廣泛使用5。目前，國內(nèi)普遍使用的普通無機鋅車間底漆的效果并不十分理想5，焊切時在400左右時就會汽化，變得千瘡百孔，防護(hù)層很快失效。由于在焊切部位的漆膜有較大面積的損害而生銹；即使在漆膜完整的區(qū)域，在放置一段時間后也會有較多的“白銹”出現(xiàn)，因此增加了二次處理的時間和工料。作者簡介：張濤，男(1986-)，北京科技大學(xué)碩士畢業(yè)，現(xiàn)從事新材料開發(fā)及海洋腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究。E-mai: 本文中的耐高溫阻燒延車間底漆是為適應(yīng)現(xiàn)代造船業(yè)技術(shù)要求而設(shè)計研發(fā)的新一代車間底漆。其顯著特點是：漆膜耐熱性能優(yōu)異、防銹性能優(yōu)良，對焊接、切割無不

7、良影響，施工性能良好。由于焊接、切割和火工校正部位的涂層燒損面積極小，可大大降低二次除銹和重涂面積，有利于降低造船成本，縮短造船周期。同時，由于涂層具有極好的耐熱性能，切割或焊接作業(yè)時，幾乎不產(chǎn)生煙霧，可以有效防止操作工人患上“鋅熱病”，從而降低職業(yè)病的危害。2.實驗方法2.1 耐高溫阻燒延車間底漆的制備2.1.1 A組分(轉(zhuǎn)化液)的制備將聚硅酸乙酯(Si-40)與乙醇、異丙醇按一定比例混合，加入一定量的氯化鋅(ZnCl2)試劑，在緩慢攪拌的條件下滴加5%磷酸-丁醇(或鹽酸-丁醇)溶液，直至ZnCl2完全溶解，此時，聚硅酸乙酯開始水解，停止攪拌，放置24h后包裝。2.1.2 B組分(漆料)的制

8、備首先，將乙醇、正丁醇按一定比例配成混合溶劑，在不斷攪拌的情況下，緩慢加入聚乙烯醇縮丁醛，不能有包團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生，使其完全溶解。其次，將醇溶性有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂與縮丁醛溶液按比例混合，在緩慢攪拌的同時，將SF-612、SF-420、SF881B、SF-108、SF-118、TM-007等助劑和TM-490、TM-560(高溫成膜劑)按投料比依次加入，在高速分散機上分散均勻后，用籃式砂磨機研磨至20m細(xì)度。再次，將一定量的磷鐵粉、超細(xì)鋅粉加入研磨后的溶液中，分散均勻后，調(diào)整粘度，抽檢合格后包裝。(b)3.性能測試3.1 物理性能試驗(c)將A組分(轉(zhuǎn)化液)與B組分(漆料)按14混合均勻后，再加入一

9、定量的稀釋劑(乙醇、異丙醇與正丁醇按一定配比在配制成的混合溶液)調(diào)整粘度，在0.40.6MPa壓縮空氣下進(jìn)行噴涂，基材采用經(jīng)過#400砂紙打磨后的馬口鐵片。4321圖1 涂層物理性能測試根據(jù)GB/T 6747-2008、GB/T 1720-89、GB/T 13452.2、GB/T 1732-93對涂層進(jìn)行物理性能檢測。圖1是噴涂耐高溫阻燒延車間底漆并進(jìn)行常規(guī)物理檢測后的照片。#1是室溫自然干燥后的涂層表面照片，涂層厚度為18±2m，從照片中可以看出，涂層表面平整，說明涂料有很好的流平性。#2、#3、#4是涂層物理性能檢測結(jié)果照片，涂層附著力測試(劃格法)0級，耐沖擊性達(dá)到50kg&#

10、183;cm，柔韌性1mm，均滿足或超過國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。3.2 耐腐蝕性能試驗根據(jù)國標(biāo)GB/T 1771-2007對耐高溫阻燒延車間底漆涂層做鹽霧加速腐蝕試驗。圖2 500h鹽霧試驗試樣表面電鏡照片 a.鹽霧試樣；b/c.金相顯微鏡照片(a)圖2為測試樣經(jīng)過500h鹽霧腐蝕試驗的表面電鏡照片和局部放大照片(×50)。從表面電子照片(a)中可以看出沒有劃痕的試樣表面完整，沒有明顯的腐蝕痕跡，而帶劃痕的兩塊試樣都有明顯的銹跡，尤其是劃痕處有較多的銹跡，表明由于劃痕造成涂層的不完整，腐蝕優(yōu)先從劃痕處開始。(b)圖為沒有劃痕試樣在金相顯微鏡下放大的照片。從圖中可以明顯看到經(jīng)過500h后涂

11、層依然保持完好，沒有破壞，沒有出現(xiàn)銹點；(c)圖為試樣劃痕處在金相顯微鏡下放大的照片，從圖中可以看到劃痕處受到了較嚴(yán)重的腐蝕，但是腐蝕并沒有明顯向劃痕兩邊擴延的趨勢，表明耐高溫阻燒延車間底漆有著良好的耐鹽霧腐蝕性能。因此，結(jié)合(a)圖和(c)圖可以得知帶有劃痕的試樣劃痕處附近的銹跡并不能代表該區(qū)域受到了嚴(yán)重的腐蝕，而是由于劃痕腐蝕產(chǎn)生的銹跡流淌到涂層表面所形成的。3.3 氧-乙炔火焰切割試驗為了驗證耐高溫阻燒延耐車間底漆的工藝性能，圖3是現(xiàn)場工程師對涂裝傳統(tǒng)車間底漆(a)和耐高溫阻燒延車間底漆(b)的鋼板進(jìn)行氧-乙炔火焰切割試驗。 圖3 阻燒延耐高溫車間底漆氧乙炔火焰切割試驗從圖中可以明顯看出

12、傳統(tǒng)車間底漆在經(jīng)過火焰切割后單邊燒延為4cm，雙邊燒延為8cm；而耐高溫阻燒延車間底漆的單邊燒延僅為1cm，雙邊燒延僅為2cm。 因此，耐高溫阻燒延車間底漆比傳統(tǒng)車間底漆的阻燒延性能提高了75%。并且傳統(tǒng)車間底漆在進(jìn)行氧乙炔火焰切割時產(chǎn)生大量的煙霧，嚴(yán)重影響工人的身體健康；而耐高溫阻燒延車間底漆在進(jìn)行切割時幾乎不產(chǎn)生煙氣，既保護(hù)了工人身體健康，也減少了鋅的汽化量，使涂層能夠?qū)奶峁╅L效保護(hù)。耐高溫阻燒延車間底漆是在傳統(tǒng)車間底漆的基礎(chǔ)上通過技術(shù)集成創(chuàng)新、產(chǎn)品優(yōu)化升級，針對傳統(tǒng)車間底漆的種種缺陷而設(shè)計研發(fā)的，通過不斷地配方優(yōu)化試驗，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格測試，使產(chǎn)品的性能不斷提升。因此，耐高

13、溫阻燒延車間底漆有著較強的實用性和對傳統(tǒng)產(chǎn)品的替換性。4.結(jié)果與討論耐高溫阻燒延車間底漆之所以比傳統(tǒng)的車間底漆在性能上有很大的提高，主要是因為耐高溫阻燒延車間底漆通過新材料的開發(fā)與應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)車間底漆所遇到的技術(shù)瓶頸。(a)首先，采用磷酸水解聚硅酸乙酯。傳統(tǒng)的硅酸乙酯的水解一直都是以鹽酸為催化劑，但是，鹽酸是一種強酸，并且在水解后的硅酸乙酯溶液中會有氯離子的殘留，由于氯離子對金屬有著較強的腐蝕作用，因此，用鹽酸水解的硅酸乙酯配制成的車間底漆會首先受到氯離子的腐蝕，并且是從涂層內(nèi)部腐蝕，更容易使涂層失效；而磷酸是一種弱酸，并且對金屬有磷化作用，使金屬表面生成一層磷化膜，可以和涂層一起對金屬進(jìn)

14、行保護(hù)，因此，新型耐高溫阻燒延車間底漆能夠保護(hù)鋼材長達(dá)612個月。 (b)其次，硅酸乙酯水解液是一種無機硅樹脂。無機硅樹脂具有耐高溫、硬度高等特點，但同時脆性較大；而有機硅樹脂是一種以Si-O-Si為主鏈的線型聚合物，具有突出的熱穩(wěn)定性和很好的柔韌性。新型耐高溫阻燒延車間底漆采用有機硅樹脂改性硅酸乙酯為基料，涂層有良好的結(jié)合力和優(yōu)異的柔韌性，彌補了傳統(tǒng)的無機鋅車間底漆附著力和柔韌性欠佳的缺陷。再次，新型耐高溫阻燒延車間底漆采用琺瑯質(zhì)材料(TM-490、TM-560)作高溫二次成膜物。普通硅樹脂最高使用范圍300400，超過此溫度范圍，硅樹脂就會逐漸分解失效。而高溫二次成膜劑恰好接續(xù)了硅樹脂膜在

15、高溫下的失效過程形成新的保護(hù)膜(一種瓷膜)。并且在熔融狀態(tài)的瓷膜包覆著鋅粉粒子，隔絕空氣，阻止鋅粉的氧化，在氧-乙炔火焰切割或焊接時幾乎不產(chǎn)生煙霧，大大改善了工人的作業(yè)環(huán)境，同時也減少了環(huán)境污染。因此，推廣使用新型耐高溫阻燒延車間底漆，可以體現(xiàn)企業(yè)“以人為本，保護(hù)環(huán)境”的綠色經(jīng)營理念。5.結(jié)束語綜上所述，新型耐高溫阻燒延車間底漆采用耐高溫樹脂作為成膜物、降低鋅粉含量，通過有機硅樹脂對聚硅酸乙酯改性，并且以琺瑯質(zhì)材料為高溫二次成膜劑，使涂層體系具備了優(yōu)異的工藝性能。涂層的耐熱性能達(dá)到1200以上，燒損面積比傳統(tǒng)涂層縮少了四分之三，重涂面積減少了75%，大大節(jié)省了材料消耗，降低了制造成本。廣州中國科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院與廣州造船龍穴造船有限公司以產(chǎn)學(xué)研合作形式開展的“海洋與船舶腐蝕與防護(hù)新技術(shù)與產(chǎn)品集成研發(fā)”的聯(lián)合攻關(guān)項目，“E0611耐高溫阻燒延車間底漆”是其中新技術(shù)產(chǎn)品之一，積極推廣應(yīng)用，替代傳統(tǒng)無機鋅車間底漆，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。 參考文獻(xiàn)1 李敏等車間底漆的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢J涂料技術(shù)與文摘，2008,(8)：11-142 戚欣海上平臺涂