三 常用有机防腐蚀涂料PPT演示课件

5.3常用有机防腐蚀涂料特性及应用,北京科技大学腐蚀与防护中心高瑾g.jin62333975-51413671155337,1,考核要点：,掌握环氧、酚醛、聚氨酯涂料的成膜固化条件；对比掌握各类有机防腐蚀涂料的基本特征及应用；了解各类有机防腐蚀涂料的主要品种和应用；,2,防腐蚀涂料往往是一个体系，包括底漆、面漆。防腐蚀涂料对腐蚀介质的化学稳定性、屏蔽性能、抗老化性能、对工况条件（热、力等）的适应性能是至关重要的。同一种成膜物质制成的涂料具有基本相似的性能，同一种环氧树脂使用不同的固化剂，其耐热、耐蚀性能相差较大.,注意:,3,5.3.1环氧树脂类防腐蚀涂料,-指分子结构上含有两个以上环氧基的高分子化合物,三类：双酚A型、双酚F型以及酚醛环氧树脂双酚A型:,溶剂常采用：二甲苯/丁醇7/3的混合溶剂。,双酚F型,酚醛环氧型,4,5.3.1环氧树脂类防腐蚀涂料,1、特性：极好的附着力。极性羟基和醚键，内因力小；优异的耐蚀、抗渗性能。含有稳定的苯环、醚键，使涂层能耐酸、碱和有机溶剂的侵蚀；虽含有亲水的羟基，但通过固化后交联结构的隔离作用，仍能具有良好的耐水性。涂层结构致密：固化过程中无小分子副产物；良好的力学性能：刚性的苯环与柔性的烃链交替排列，使涂层坚硬而柔韧。涂膜固化时，体积收缩率小，热膨胀系数也小，涂层不易因温变等因素而产生龟裂。,5,结构特性,固化无小分子产生，固化后呈三维网状结构，,环氧树脂中仅有羟基及醚键，没有酯基，因而耐碱性尤其突出。,刚柔相间：环氧树脂漆含芳烃，坚硬，但有醚键便于分子链的旋转，具有一定的韧性，不像酚醛树脂很脆(因其交联间距比环氧树脂短)。,6,芳香醚键的a-C上的H不稳定，易被氧化降解,环氧基与羟基可与很多基团反应（氨基、羧基、异氰酸）低中分子量的可溶于芳烃，多用芳烃与醇的混合溶剂高分子量（固态）（600)溶于酮类、酯类、醚类,7,4.1.3结构特性,8,5.3.1环氧树脂类防腐蚀涂料,1、涂膜特性：高度的贮存稳定性：不加固化剂不会固化，不会受热固化，一般放置2年不会变质。利用环氧基的化学活性。可与各种树脂拼用改性，制备多品种、多性能的防腐涂料。（如：环氧有机硅、环氧呋喃、环氧煤沥青涂料等）环氧树脂可制备粉末涂料、无溶剂涂料、高固体组分涂料、水性涂料等高性能、环保重防腐涂料；易老化。环氧树脂中的醚键使漆膜耐日光紫外线照射性差，长久日晒，漆膜易失去光泽，然后粉化，所以不易用于户外面漆。加入紫外线吸收剂、铝粉、云母氧化铁等可阻缓其粉化的速度。,9,主要特性指标,环氧值A：,100g树脂中含环氧基的克当量数（物质量）（mol/100g),环氧指数B:,环氧当量C:,A=环氧基团数/分子量100,1mol环氧基树脂的质量(g/mol)：C=分子量/环氧基团数C=1000/B;C=100/A,1kg环氧树脂中含环氧基的物质量（mol/1000g)B=10A,羟基值F：,F=羟基数/分子量100,每100g树脂中含有羟基的物质量（mol/100g),羟基当量H：,1mol羟基树脂的质量(g/mol)H=100/F,双酚A型环氧树脂的国家统一牌号为：E-环氧值100；如E-44,其环氧值为0.410.47mol/100g,10,11,液态甲苯乙酸乙酯乙二醇二甲醚非极性物质(如烃)虽然可使反应活性增强，但溶解能力差，需和其它溶剂合用，,酯和酮类溶剂是氢键接受体，有很好的溶解性，酮效果更好,31,5.3.3聚氨酯防腐涂料,1、特性：极好的力学性能：涂膜坚韧、耐磨、光亮、丰满、附着力好，并可通过调节配方，获得所需力学性能的涂膜。优异的防腐性能：耐酸、耐水性优于环氧涂料，耐酸、碱、水、耐热等性能均优于乙烯类树脂漆。耐候性突出。施工可操作范围广，既可室温固化，也可加热固化；由于异氰酸基的高反应活性，还可调整配方使涂料在10以下，甚至0以下干燥成膜。,32,多官能团性决定其能与多种树脂拼用改性，配制成满足不同使用要求的新品种。能与之拼用的树脂有：聚酯、聚醚、环氧、醇酸、羟基丙烯酸、有机硅树脂、沥青、乙烯共聚物、纤维素等良好的电绝缘性。芳香族聚氨酯在阳光下受紫外线照射易泛黄；脂肪族聚氨酯涂料不易变黄，多用于对耐候性要求较高的面漆。,1、特性：,5.3.3聚氨酯防腐涂料,综合性能好，适应能力强，是最易通过分子结构设计获得较为广泛的防腐性能和物理机械性能。是目前应用最广、发展最快的品种之一。,33,1)氧固化型聚氨酯改性油涂料（单组分）：又称氨酯油，固化同醇酸树脂涂料2)湿固化型聚氨酯涂料(单组分)：交联密度大，坚硬、耐磨、耐油、耐化学腐蚀，抗污染；能在潮湿环境下施工，用于潮湿地区的建筑物和水泥、金属、砖石等物面的涂装，也可用作防止核辐射的保护涂层、飞机涂层。,2种类：,分子量较高的含羟基的聚酯、聚醚、蓖麻油或丙烯酸树脂等和异氰酸酯反应时，NCOOH之比为2以上，可使端羟基转变为端异氰酸酯；若用分子量较低的羟基组分，NCOOH之比可降至1.21.8，这样可就地扩链得到分子量较大的预聚物预聚物和水反应生成胺和C02，胺再和异氰酸酯反应迅速生成脲：,固化时有CO：放出，漆膜不能太厚，,34,3)封闭型聚氨酯涂料(单组分)：,4.3聚氨酯涂料,4.3.4种类：,苯酚封闭异氰酸酯含羟基树脂涂料的固化条件为160下30min，主要用作漆包线涂料，也可作为轿车用聚氨酯烘漆.具有如下特点：电绝缘性能好，介电性能优良；耐热、耐寒、耐潮；吸水性低，在高温条件下电气性能很少降低；耐油、耐溶剂、耐药品性能良好；弹性好、附着力强、涂膜不易剥落，易于进行自锡焊。,4)催化固化型聚氨酯涂料(双组分)：固化机理与湿固化聚氨酯涂料相同，因为有催化剂的催化加速作用，固化速度更快，并不受潮气和温度的影响，在较低的温度下也能固化。涂膜具有附着力、耐磨性、耐水性和光泽性较好的特点。但不宜作为面漆。常用于木材、混凝土、石油化工设备等的涂装。,35,4.3.4种类：,5)羟基固化型聚氨酯涂料（双组分）：甲组分：多异氰酸酯（TDI、MDI、HDI的预聚物、改性加成物）粘度适中、储存稳定性好、混溶性好乙组分：多元醇一般不用低分子量的多元醇,A、聚酯多元醇固化聚氨酯涂料：B、聚醚多元醇固化聚氨酯涂料：成本低，耐水、耐碱性优于聚酯型，耐蚀性优于聚酯型。因含有醚键，不耐紫外线，易于粉化和失去光泽。C、聚氨酯/醇酸树脂防腐涂料：用于湿热地区及化工环境的混凝土构筑物、钢结构及设备保护。,可室温固化，亦可低温烘烤固化，毒性小，涂膜性能可在广泛的范围内调整。品种最多、产量最大、用途最广、最有发展前途的种类。,极性强，混溶性不好，易吸水，交联密度大，内应力大,36,D、聚氨酯/环氧树脂防腐涂料：兼有聚氨酯、环氧的特性。E、聚氨酯/沥青防腐涂料：性能稍优于环氧沥青防腐涂料。因其固化快，特适于寒冷地区施工和冬季施工。F、聚氨酯/羟基丙烯酸类树脂改性涂料：高级户外防护涂料。G、聚氨酯/氯醋共聚物：固化快，耐盐、碱性突出，曾用于小联碱设备防腐和青藏铁路盐碱冻土地带桥墩的防腐。H、PU-氟树脂；IPN,2种类：,5)羟基固化型聚氨酯涂料（双组分）,37,38,39,5.3.4含氯橡胶类防腐蚀涂料,特性：成膜物大分子中引入了氯元素，构成了极性较大的C-Cl键，使涂膜与基材、涂层与涂层之间的附着力增强，耐水、酸、碱、盐，防腐性能好；具有阻燃自熄、防霉性能。但涂膜不耐高温，高温下易析出氯化氢气体而降解，性能变差，使用温度一般不超过60。,以天然或合成橡胶为原料，经过化学处理（氯化改性）而制得主要为含氯橡胶涂料，包括：氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、氯丁橡胶涂料、氯化氯丁橡胶涂料。,40,5.3.4含氯橡胶类防腐蚀涂料,1、氯化橡胶防腐蚀涂料,特性：1）分子结构规整、饱和、极性小，故漆膜化学稳定性高，耐酸、碱、盐、氯化氢、硫化氢、二氧化硫等侵蚀；不耐浓硝酸和氢氧化铵；长期与油、肪接触，漆膜软化和膨胀。2）对光、热不稳定，使用温度低于60；3）与大多树脂相比，对水、水蒸气通过性最低，抗渗透性极好；4）是溶剂挥发型单组分涂料、无毒，快干、不受施工温度限制，无层间附着问题。5）可和多种树酯配合制漆，如不干性醇酸、环氧酯、环氧、煤焦沥青、热塑性丙烯酸等，以改进其柔韧性、耐候、耐腐蚀性等。6）低分子量增塑剂（氯化石蜡、苯二甲酸酯）常因其亲水性而影响涂层的防腐蚀性。,41,应用：常用作水下钢结构、船舶、地下输油、输气管道防腐保护，但不宜涂于化学品贮槽、贮罐内壁。常用品种有：氯化石蜡改性、氯化橡胶/丙烯酸磁漆、氯化橡胶/醇酸树脂防腐蚀漆、氯化橡胶/煤焦油防腐蚀漆。,5.3.4含氯橡胶类防腐蚀涂料,1、氯化橡胶防腐蚀涂料,42,5.3.4含氯橡胶类防腐蚀涂料,2、氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料,由乙烯与氯及二氧化硫反应而得的高聚物M20000）,SO2Cl活性较大，可与某些金属氧化物反应而交联，如：PbO；还可以与胺、醇、酰胺、胺环氧加成物、有机酸、酚类等反应而交联。,43,特性：1）良好的耐氧化、耐晒和保色性，耐酸、耐碱，2）涂层本身既有弹性，又耐磨蚀；3）耐热温度为120；4）使用芳香族溶剂，施工时毒性较大，5）涂膜颜色较深、装饰性较差，不宜制造浅色或装饰性涂料应用：金属防腐蚀涂料，还适用于橡胶、塑科、织物等的防护。目前主要用于石油化工大气、石油化工设备、管道、海洋石油设施、船舶和石油化工建筑的防腐蚀涂装。,5.3.4含氯橡胶类防腐蚀涂料,2、氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料,44,5.3.5乙烯类含氯防腐蚀涂料,特性：热塑性涂料，靠溶剂挥发而成膜，干燥迅速，施工条件宽松。此类涂料的耐候性，耐蚀性良好，宜作户外大气防腐及石油化工设备的内壁防腐；对金属的附着力较差，必须用各种配套底漆(如环氧底漆等)和多道涂装，以保证涂层良好的附着力和一定的厚度；耐热性不高，使用温度一般不宜超过60。,含有大量氯元素的聚烯烃类成膜物所制成的防腐蚀涂料,45,品种：聚氯乙烯树脂涂料、过氯乙烯树脂涂料、氯乙烯醋酸乙烯共聚树脂涂料、氯醚共聚树脂涂料、偏氯乙烯共聚树脂涂料氯化乙烯-醋酸乙烯共聚涂料、高氯化聚烯烃涂料等。其中产量最大、应用最广的为过氯乙烯树脂漆。,5.3.5乙烯类含氯防腐蚀涂料,46,5.3.6丙烯酸树脂防腐涂料,由丙烯酸或其酯类树脂(丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯类)，或丙烯酸类单体与苯乙烯共聚所得树脂配制而成的涂料,分为：热塑性、热固性两大类。,47,特性：,保色、保光、耐候、三防(防盐雾、防霉、防湿热)性能及弹性突出，是其它树脂不可及的；有较好的耐化学腐蚀性，极高的装饰性，与其它树脂拼用，是通用性较好的涂料。特别是其单体种类很多，通过变换不同的共聚单体，调整分子量及交联体系等措施，变化涂料的性能，制成多性能及应用的涂料，最易实现分子设计达到不同使用性能要求的种类。最易实现水性化；,5.3.6丙烯酸树脂防腐涂料,48,49,50,热塑性,51,热固性,52,热固性,1*含羟基丙烯酸树脂多异氰酸酯的固化反应,可在常温进行，漆膜丰满光泽高、耐磨耐刮伤性好，耐水、耐溶剂和耐化学腐蚀性好。若采用HDI的缩二脉或三聚体这类脂肪族多异氰酸醋为固化剂，其耐候耐热性、保色保光性和柔韧性极好。,丙烯酸聚氨酯涂料-大气环境高档面涂,53,热固性,4.2.3种类,2*含羟基丙烯酸树脂三聚氰胺甲醛的固化反应,1h/1201300.5h/140145,酸作催化剂，可降低固化温度或缩短固化时间。,漆膜丰满且有较好的硬度、耐候性、保色保光性、柔韧性和耐化学性，是目前工业上用的最多的一种。,54,4.2丙烯酸涂料,热固性,4.2.3种类,3含羧基丙烯酸树脂环氧树脂,固化反应温度为170以上，采用适当的碱作催化剂时，固化温度可降至150。其漆膜光亮丰满、硬度高，尤其是耐污染、耐磨性和附着力极好，不是其他类型热固性丙烯酸树脂涂料所能比拟的，但保色保光性稍差。,55,4.2丙烯酸涂料,热固性,4.2.3种类,活量较高；与其他含活性基团的树脂有更好的相容性，具有更好的韧性；更好的耐化：药品性、耐酸碱性和耐溶剂性；好的耐高温性和户外耐污染性。,与热塑性丙烯酸树脂相比，热固性丙烯酸树脂具有下列优点：,广泛用作家电涂料，如洗衣机、冰箱、冷藏柜、空调等，具有优良的粘结性和耐污性，因而无需三漆。另一主要用途是用作汽车涂料，以含羟基丙烯酸树脂为主，固化剂为氨基树脂。具有固化温度低、硬度高、柔软性好、户外耐久性好等优点。,56,应用：可涂于金属、木材、混凝土等许多材质表面，特别宜于在铝、镁等轻金属上使用。水基丙烯酸涂料、粉末涂料，带锈底漆、其它防腐涂料的高耐候面漆、防水涂料、弹性防腐涂料等。广泛用于建筑用漆、车辆、高级轻工产品、机械、仪器仪表的装饰保护涂装。实例：有色金属：飞机混凝土：外墙涂料水性涂料粉末涂料电器,5.3.6丙烯酸树脂防腐涂料,57,5.3.7氟树脂防腐涂料,结构原因：键能(kJmol-1)：C-F:460；C-H:413；C-C:346C-F的螺旋屏蔽作用保护C-C键耐氧化性、耐热性非极性高结晶性耐溶剂性其它性能特征：强度低易蠕变,一般不为结构材料表面能低自润滑、耐磨、难粘加工难（Tm=415，Td=360）应用：衬里、密封件加工难限制了应用改性,聚四氟乙烯（PTFE，F4）,塑料王高温耐蚀性极优,58,5.3.7氟树脂防腐涂料,*由于结构对称性的破坏，结晶性下降、极性增加，带来可热融、可溶解，易成型、施工，成本下降、应用广；*性能总体来看：机械强度提高，粘合性提高；耐热、耐蚀性下降，但仍优于其它树脂。,改性：,59,5.3.7氟树脂防腐涂料,品种：（烧结型、橡胶型、共聚型）,聚氟乙烯（PVF）（一F）（分散型、粉末，230280温度烘）-70150、无需底涂2)聚偏二氟乙烯（PVDF，F2）耐蚀优于PVF，-35165，丙烯酸改性3)聚四氟乙烯六氟丙烯（FEP，F46）4)乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE，F40）5)可熔性聚四氟乙烯（PFA）6)氟乙烯-乙烯基醚（FEVE）（可溶）7)聚三氟氯乙烯（PCTFE，F3）乙烯三氟氯乙烯共聚物（ECTFE，F30）,60,61,5.3.7氟树脂防腐涂料,62,5.3.7氟树脂防腐涂料,应用：,氟涂料防腐是一种很有发展前途的防腐手段，是重防腐涂料的重要种类。作为高级装饰性、耐候涂料也具有很强的竞争力。为了满足不同用途，通过添加填充料和颜料对原聚合物进行改性。无机填充料可减小涂层成型后的收缩率；玻璃纤维不仅可以提高涂层的刚性和硬度，而且可以改善涂层的耐热性能。填充高分子聚合物形成高分子合金涂层可以改善涂层的机械性能和物理性能。,用氟涂料制备涂层时，不仅要考虑涂料本身的性能，而且还应考虑涂层制备方法。,63,5.3.8呋喃树脂防腐涂料,呋哺树脂是结构中含有呋喃环链节的一类聚合物，主要有糠醛、糠醇、改性呋喃树脂三大类,具有优异的耐酸、碱及耐溶剂性，并可在190以下长期使用。但由于呋喃树脂分子链的刚性，涂层坚硬，缺乏柔韧性，对金属的附着力不好，且成膜性差，需在酸性催化剂或高温作用下成膜，,特性：,64,5.3.8呋喃树脂防腐涂料,应用：,将呋喃树脂与其它合成树脂进行共聚或掺混后制成涂料，即保持呋喃树脂的耐蚀性能，又改善了漆膜性能，如糠醇环氧涂料、有机硅改性呋喃树脂漆等，这逐步扩大了其应用。目前此类漆主要还是用于化工设备内壁防腐。,65,5.3.9有机硅树脂防腐涂料,特性：有机硅树脂为元素有机类高聚物，主链SiO键的稳定性大于CC，CO等有机键；使涂层具有极好的耐热、耐候、耐氧化、耐蚀性能，并具有憎水、绝缘、阻燃等性能。抗渗性差。,66,5.3.9有机硅树脂防腐涂料,应用：其主要用于耐高温防腐、绝缘防腐涂料。加入一定的耐高温填料，可制成耐800高温的防腐涂料，常与其它树脂(环氧、聚氨酯、纤维素、丙烯酸类树脂等)加以改性，这即保留了涂膜的耐热性，又提高了其附着力等性能，有的还可常温固化，用于各种需耐高温而又不能烘烤的钢铁设备和零部件。,67,5.3.10醇酸树脂防腐蚀涂料,特性及应用：,醇酸树脂中残留有羟基和羧基，这些极性基团使涂膜具有较好的附着力，并具有突出的快干性、保色性、耐候性；醇酸树脂涂料耐酸碱性差，耐水性差，不能用于水下结构。与各种树脂拚用改性品种多，如酚醛改性醇酸树脂涂料：主要用于底漆及特殊用途的工业用漆；苯乙烯改性提高了耐水性；环氧改性提高耐腐蚀性，用于底漆；有机硅改性提高了耐久性和对紫外线的稳定性。施工方便，价格便宜，应用较为广泛主要用于户内外干燥环境下钢结构防护。,用油料、多元醇（如甘油和季戊四醇等）、多元酸（如二甲酸酐等）制备而成的一种聚酯,68,5.3.11生漆及改性树脂防腐蚀涂料,生漆又名大漆：漆树上的汁液，呈灰褐色粘稠液体，组成复杂，主要由漆酚、漆酶(一种特殊结构的氧化酵素)、树脂胶、含氮化合物和水等组成。漆酚是带有不饱和脂肪族长链的邻