低表面处理涂料在港口机械上的应用

低表面处理涂料在港口机械上的应用2009年11月19日摘要：在介绍了目前国内通用的港口机械防腐涂料的基础上，针对传统防腐涂料存在的问题，阐述了未来防腐涂料的发展趋势。着重介绍了一种新型的低表面处理特种改性环氧涂料，具有生态环保，无毒阻燃，超强附着力，高边棱保持率。关键词：港口机械涂料防腐低表面处理由于我国的大部分港口机械主要应用于海洋性的气候环境中，海洋性的大气、空气中水分、烟尘粒子、烟雾粒子、二氧化硫等腐蚀介质无时无刻不在腐蚀着在海边工作的港口机械，再加上日晒雨淋，紫外线的照射，港口机械的金属钢结构的使用寿命面临着严峻的考验。为了防止港口机械的腐蚀，延长其使用寿命，人们开发出了许多防止港口机械腐蚀的涂层配套方法，其中最为通用的是采取富锌体系的涂层方法，即采取环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆或环氧厚浆漆+可复涂丙烯酸聚氨酯面漆的经典配套方案。在钢结构的防腐蚀涂装过程中，为了保证涂层的质量，须对钢铁进行彻底的表面处理，通常要达到Sa2．5级。因此，对使用提出了极高的要求：1)喷砂需要专用设备，耗费大量的磨料，使工程造价提高；2)对于复杂作业面的结构死角不能进行彻底处理；3)会造成粉尘和强烈的噪音污染；4)喷砂会造成钢结构减薄，使其强度降低，尤其是在原有港口机械的维修项目上。另一方面，国内目前已有大量的港口机械进入了维修期，需要对原有涂层进行重新涂装。而这些在已经应用的港口机械的表面上进行喷砂处理的难度非常大，涉及环境保护，施工难度和工程维修造价等方面。因此，国内外多采用手工除锈对其进行表面处理，而手工除锈工艺后的钢材表面很难达到Sa2．5级。因此开发对涂装前钢结构表面处理等级要求较低的防腐蚀涂料，特别是高固体份低表面处理长效防腐涂料，已成为目前港机防腐涂料发展的趋势。1低表面处理环氧重腐涂料应用情况20世纪90年代中后期不断发展起来的改性环氧低表面处理涂料很好地解决了传统涂料存在的问题，即使在表面预处理很差的情况下涂料也表现出了卓越的性能。作为通用的环氧类防腐涂料其防腐性能比传统的环氧漆有了很大提高，其研究发展颇为引人注目，各国际著名的涂料品牌都相继开发了这类产品：如PPG的Sigma-Prime200，Amercoat400，GEC涂料GEC-ES301，国际油漆InterSeal670HS系列产品。其中由GEC公司同Euronavy(Nantong)公司所运营的GEC-ES301系列低表面处理防腐蚀涂料在海洋重防腐领域中有着超过25年的防腐期限的记录，也是目前为止唯一的一家非美国涂料公司的产品应用在美国航空母舰上。该产品经过了美国军方和巴西石油公司严格的试验和性能检测，表现出了优异的耐水性、耐酸性、抗腐蚀性，能在最苛刻的无露点限制的潮湿表面直接施工，被誉为“低表面处理涂料之王”。2低表面处理涂料技术的基本原理铁锈是一种疏松多孔的含水固体，其外层是浮锈，与底材附着不牢；内层是牢锈，与底材紧密结合。从组成上来看，它是稳定无害的铁氧化物(Fe3O4，Fe2O3，-FeOH)和活泼有害的铁化物(-FeOH，Fe(OH)2，FeO，Fe(OH)3)的混合物。因此，低表面处理涂料除了必须具有一般防锈涂料的性能外，还必须具备两个特殊条件：一是漆料必须有足够的渗透能力，既充分浸润，渗透到整个疏松多孔的锈层，使铁锈黏结为连续的封闭涂层，以封闭整个锈层和钢铁表面；二是漆料必须有足够的反应性，即能使锈层中的活泼有害的铁化物经过钝化、转化，变成稳定的无害填料。只有具备这样的条件，才能适应锈层这样的特殊表面。基于上述理由，目前市场上的低表面处理涂料是采用渗透性较好的树脂为基料，借助于渗透剂、极性溶剂的配合，使涂料具有良好的渗透性，从而浸润和渗透锈层，并将其封闭。另外，依靠涂料中的树脂的反应基团，活性颜料或铁锈转化剂与锈层中有害成分反应，生成稳定的抑制化合物，从而使整个锈层成为稳定的保护膜。由GEC公司连同Euronavy(Nantong)公司开发出来的GEC-ES301低表面处理涂料在延用传统的低表面处理涂料的聚合原理的基础上，做了一定程度的改进。GEC-ES301是采用渗透性强的改性环氧树脂，借助于特制固化剂，使涂料具有良好的渗透性。GEC-ES301系列重防腐涂料涂刷在金属表面时，漆料可充分渗入到表面的针孔中，与基体、残留铁锈和水产生化学反应，钝化金属表面，防止金属活化。并通过离子交换，将多余的金属表面水分及铁锈中分解出来的结晶水彻底逸出涂层，形成由高性能重防腐环氧树脂、金属原子、锈层转化物及防锈颜料和填料强力化合而成的具有超强附着力的屏蔽涂层，可持久地阻止水分、气体、盐雾等有害介质对涂层的侵蚀危害。低表面处理涂料的成膜反应机理如图l所示。图1低表面处理涂料的成膜反应机理3低表面处理改性环氧涂料的特点作为严酷环境下使用的重防腐涂料，其综合性能非常优秀，其各项指标的防腐性能较之常规的重防腐涂料要优数倍乃至十多倍。譬如PPG公司的SigmaPrime200系列涂料在金属钢结构表面的附着力为10MPa以上，GEC—ES301低表面处理环氧涂料在干燥钢结构表面的附着力为24MPa，在潮湿钢结构表面的附着力达12MPa。GEC涂料的测试人员在实验中将无溶剂的低表面处理涂料直接涂装在带有氧化皮的表面也得到了21MPa附着力。因此低表面处理涂料的物理性能是目前其他的重防腐涂料所不可比拟的，此外涂料的耐候性、耐化学性和耐盐雾性能突出，抗机械性能优异。3．1低表面处理涂料施工简单GEC-ES301系列低表面处理涂料可在100％潮湿表面施工，施工中无湿度、无露点限制，可在-5C-50C的环境下施工。可采用环保、低成本的高压水表面处理工艺。高压淡水喷射清洗是去除表面油污、粉尘、酸、碱、盐等残留物的最佳手段，对于保证涂层质量具有非常重要的意义。图2干喷砂和超高压淡水表面处理对比图图2对干喷砂和超高压淡水表面处理方式做了一个对比。经过超高压淡水处理过金属表面的没有喷干砂的二次粉尘污染，表面清洁干净，水溶性的盐等腐蚀介质几乎为零，这些对于涂层的效果具有重要的意义。3．2低表面处理涂料具高边棱保持率：腐蚀往往都开始于边棱和焊缝处因为这些部位涂层较薄，在港口机械的任意钢结构中，钢板的焊缝和边棱呈现尖角，由于涂层的张力，焊缝和边棱的涂层厚度与平面涂层厚度相比，往往只有20％左右。GEC公司的低表面处理涂料中的无溶剂系列ES301，边棱保持率高达90％以上。ES301的这一特性对于保证涂层质量和寿命具有重要意义，使用这一种涂层系统，简化了施工程序，提高了涂层寿命。图3对传经济涂料和GEC低表面处理涂料进行了对比。图3传统涂料和GEC低表面处理涂料对比图3．3低表面处理涂料具有优异的抗水、汽渗透性能和抗化学腐蚀性能溶剂挥发容易在漆膜上形成针孔，GEC公司的低表面处理涂料有无溶剂涂料系列和高固体份系列，其中无溶剂系列低表面处理涂料可避免针孔问题。特有致密坚韧涂层具有独特的单向长效疏水透气功能，在保证港口机械钢结构表面水气排出的同时，可持久地阻止外界水分、气体、盐雾等有害介质对涂层的侵蚀危害。3．4低表面处理涂料具有超强的附着力：低表面处理涂料与钢铁表面产生化学结合，而非传统涂料的物理结合。对粗糙度无要求，在干、湿表面都具有卓越的附着力，钢结构表面附着力12—24MPa，混凝土表面附着力3—10MPa，远高于其他品种的防腐涂料，这是低表面处理涂料方案长效防腐寿命的基础。3．5综合造价低：低表面处理涂料的方案，由于表面处理更简易、工序更简洁、工艺更宽松、设备更简单、工时更节省，对环境无污染，废物处理费用少，防腐年限更长(维修费用降低)。综合分析，低表面处理涂料的方案有显著的成本优势。4低表面处理涂料在港口机械涂层配套设计实例如表l所示。表1新造港口机械推荐防腐方案(15年以上防腐寿命)涂层产品固体含量干膜厚度(m)第一层ES301系列低表面环氧底涂料100％150第二层PU16可复涂丙烯酸聚氨酯面漆60％50第三层PU16可复涂丙烯酸聚氨酯面漆60％505结束语随着我国政府制订并颁布执行“环保，安全，节能减排”等工业经济可持续发展战略和国际上对于环境保护的日益重视。GEC公司低表面环氧涂层技术是符合我国防腐领域的“生态环保，节能减排”工业发展创新性解决方案，有效地解决了在海洋性气候中的钢结构在防腐工程中的许多技术问题，使各种恶劣环境条件下的防腐施工方便可行，在大量节省工时，大幅度降低防腐造价的同时，更能确保涂层的长效防腐寿命，减少停产及设备维修的次数，有效保护并延长设备的使用寿命，从而大幅度节省防腐治理的投资费用，大幅度减少因金属腐蚀早造成的巨大的经济损失和社会危害。可以说GEC公司的低表面处理涂料在我国的港口机械领域的推广，开创了我国在海洋重防腐领域“生态环保，节能减排，降低成本，提高效益”的新纪元。