海洋環(huán)境具有強(qiáng)腐蝕性,各種海洋設(shè)施以及船舶和裝備等在海洋環(huán)境下腐蝕嚴(yán)重。目前,海洋材料防護(hù)的主要措施包括:涂料、緩蝕劑、表面處理與改性、電化學(xué)保護(hù) (犧牲陽(yáng)極、外加電流陰極保護(hù))等,其中涂裝涂料是應(yīng)用最普遍、最經(jīng)濟(jì)的措施。國(guó)內(nèi)外在海洋防腐領(lǐng)域應(yīng)用的涂料包括環(huán)氧類、聚氨酯類、橡膠類、氟碳類、有機(jī)硅類、富鋅涂料等,而氟碳涂料由于具有突出耐腐蝕性、優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性和良好的耐污性,在重防腐高端市場(chǎng)應(yīng)用較廣。

一、典型氟碳樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)

氟碳涂料是以含氟樹(shù)脂為主要成膜物的系列涂料的統(tǒng)稱,氟碳樹(shù)脂具有大量的C—F化學(xué)鍵。C—F鍵的鍵能高達(dá)485.6 k J/mol,故極性小,分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

典型氟碳樹(shù)脂分子的空間排布

從結(jié)構(gòu)上看,氟碳樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)單元中含有3 個(gè)F,形成螺旋式的三維排列緊緊包圍分子中的每個(gè)C—C鍵,填充C—C鍵縫隙,最大程度上保證了結(jié)構(gòu)的完整性和緊密性,這就阻止了許多液體和氣體對(duì)漆膜的滲透,除具有優(yōu)異的耐腐蝕性外,氟碳樹(shù)脂的耐候性、耐化學(xué)品及耐污性等綜合性能優(yōu)良,故廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑、橋梁、船舶、軌道車輛、管道、化工設(shè)施和彩涂鋼板的防腐。國(guó)內(nèi)的北京故宮、北京國(guó)際機(jī)場(chǎng)、東方明珠電視塔、三峽工程和香港匯豐銀行,國(guó)外的法國(guó)世紀(jì)之門、美國(guó)文藝復(fù)興中心等標(biāo)志性建筑已大量使用氟碳涂料。

二、氟碳涂料在防腐領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于氟碳涂料在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用研究較多,主要從不同種類氟碳涂料的耐蝕性,以及改性對(duì)氟碳涂料耐蝕性影響兩方面展開(kāi),本文從氟碳涂料的類型和氟碳涂料的改性兩方面來(lái)討論氟碳涂料在防腐領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。

2.1 氟碳涂料的類型

氟碳涂料的發(fā)展經(jīng)歷了熔融型、溶劑可溶型和可交聯(lián)固化型等階段。近年來(lái),又研發(fā)了水性、高固體分和粉末類氟碳涂料。

2.1.1熔融型氟碳涂料

熔融型氟碳涂料是最早的氟碳涂料品種,需高溫烘烤成膜。聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PT-FE)均可加工成熔融型氟碳涂料。

但PTFE主鏈的剛性及結(jié)晶性較高,而且不帶任何功能基團(tuán),這使其加工性、溶解性和相容性很差,成型和二次加工困難。使用PTFE懸浮液制備涂層時(shí),存在孔隙率高和難以制備厚涂層等缺點(diǎn),涂層防腐性能差,以致不能單獨(dú)使用。這些缺陷在一定程度上限制了其在防腐蝕領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,在防腐蝕領(lǐng)域常采用以金屬材料為基體、以PTFE為內(nèi)襯的復(fù)合材料來(lái)進(jìn)行防腐。

2.1.2溶劑、可交聯(lián)固化型氟碳涂料

溶劑型氟碳涂料是在融熔型氟碳涂料基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的又一氟碳涂料品種,其是以多種含氟單體與帶側(cè)基的乙烯單體或其它極性乙烯單體共聚的方式制得,減少了結(jié)晶性,增加了溶劑可溶性。

以PVDF樹(shù)脂制備的涂料產(chǎn)品中,所使用的溶劑包括以下三類:

活性溶劑：可以在室溫下溶解PVDF樹(shù)脂

潛溶劑:室溫下不溶解PVDF樹(shù)脂,但在高溫下可溶解樹(shù)脂

稀釋劑:在任何溫度下都不會(huì)溶解樹(shù)脂,僅起稀釋作用

目前,典型的溶劑型氟碳樹(shù)脂主要是FEVE型(氟烯烴和烷基乙烯基醚或氟烯烴和烷基乙烯基酯交互排列的共聚) 氟碳樹(shù)脂,分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖，引入新的基團(tuán)，增加了樹(shù)脂在溶劑中的溶解性能：

典型的溶劑型氟碳樹(shù)脂主要是FEVE型結(jié)構(gòu)

在研發(fā)了溶劑型氟碳涂料后,為了進(jìn)一步提高含氟涂料的溶解性能,增加固含量,改善施工性能,又在氟碳樹(shù)脂中引入—OH—及—COOH—等官能團(tuán),可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹(shù)脂等進(jìn)行交聯(lián)固化,交聯(lián)固化反應(yīng)式見(jiàn)圖4。

含有羥基的氟碳樹(shù)脂和異氰酸酯固化反應(yīng)

與PVDF相比,氟碳樹(shù)脂被賦予了一定的活性官能團(tuán),不但具備自身的優(yōu)良性能,而且由于官能團(tuán)的引入,增加了其在有機(jī)溶劑中的溶解性,與顏料及交聯(lián)劑的相容性、光澤、柔韌性及施工性能都得到了改善。

2.1.3水性氟碳涂料

近年來(lái),氟碳涂料在防腐領(lǐng)域的發(fā)展方向會(huì)順應(yīng)世界涂料發(fā)展趨勢(shì),向水性化、高固體化和粉末化發(fā)展,以更好地適應(yīng)防腐以及環(huán)保的要求。 廣義上講,凡是以水為介質(zhì)的氟碳涂料都是水性氟碳涂料。水性氟碳涂料除了具有傳統(tǒng)氟碳涂料超強(qiáng)防腐效果外,還具有安全、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),符合涂料的綠色環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)。但受合成技術(shù)、性能等因素影響,水性氟碳樹(shù)脂在工業(yè)涂料領(lǐng)域的應(yīng)用還十分有限。盡管水性含氟涂料制備技術(shù)已從初期的摸索逐步進(jìn)入了應(yīng)用階段,但仍有很多問(wèn)題有待解決,比如閃蝕現(xiàn)象,以及涂膜具有水敏感性,使得涂膜附著力喪失,從而引起金屬腐蝕等;水性氟碳樹(shù)脂的致密性也不如溶劑型,耐蝕性有所下降。

2.1.4高固體分和粉末氟碳涂料

除水性外,環(huán)保型氟碳涂料的另一個(gè)主要方向就是高固體分、粉末化。一般認(rèn)為,固含量70%以上的涂料是高固體分涂料。高固體分涂料主要以低分子量、低粘度的液體樹(shù)脂及固化劑體系為基料,使用活性稀釋劑來(lái)進(jìn)一步降低體系粘度,從而保證涂料體系的綜合性能。

普通氟碳涂料中一般含有大量可揮發(fā)有機(jī)溶劑,在涂料施工后會(huì)揮發(fā)到大氣中,不僅造成涂層缺陷,難以滿足防腐要求,而且也污染了環(huán)境。高固體分氟碳涂料一次涂裝的膜厚是溶劑型涂料的1~4倍,一次施工可得到較厚的涂層,減少了施工次數(shù),降低了成本。另外,該涂料所含的溶劑少,涂層的密閉性能好,提升了涂料的防腐性能。同時(shí),它在施工中揮發(fā)的溶劑少,減輕了對(duì)環(huán)境的污染,可有效節(jié)約能源。適合在封閉艙室、儲(chǔ)罐內(nèi)壁等有限空間的鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行高性能、低表面處理的防腐涂料具有巨大的應(yīng)用前景。

解決VOC問(wèn)題的另一有效手段就是研發(fā)粉末氟碳涂料。熱塑性氟碳粉末涂料具有優(yōu)異的綜合理化性能,可抵抗鹽酸、氟硼酸、硫酸以及NaOH等介質(zhì)腐蝕,且涂層黏著牢固、堅(jiān)韌、無(wú)針孔,表面光潔不沾垢,顯示了優(yōu)良的耐腐蝕性能,但由于其固化溫度高,涂裝困難,應(yīng)用受限。

2.2 氟碳涂料的改性

盡管氟碳涂料有很多優(yōu)異的性能,但也存在一些問(wèn)題:一般均需高溫固化,固化時(shí)間長(zhǎng)、大面積施工不方便、附著性差、與顏填料的潤(rùn)濕性差,價(jià)格較貴等。為了能更好地發(fā)揮和體現(xiàn)氟碳涂料的防腐蝕性能,在不斷開(kāi)發(fā)新品種的同時(shí),也有許多學(xué)者通過(guò)多種方法對(duì)氟碳涂料進(jìn)行改性,以獲得性能更加優(yōu)異、價(jià)格更加合理的氟碳涂料,擴(kuò)大其在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。目前,改性的方法主要集中在化學(xué)改性、物理共混和填料改性3個(gè)方面。

2.2.1化學(xué)改性

氟碳涂料的化學(xué)改性是指通過(guò)氟碳樹(shù)脂與低分子化合物的反應(yīng)、氟碳樹(shù)脂的相互轉(zhuǎn)變、降解與交聯(lián)以及聚合物大分子間的反應(yīng)來(lái)改變它的結(jié)構(gòu)、提高性能,擴(kuò)大氟碳涂料的應(yīng)用范圍。常用于氟碳涂料改性的材料主要有:有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂等。

2.2.2物理共混

物理共混就是將合適的樹(shù)脂與氟碳樹(shù)脂混合,再加入固化劑、促進(jìn)劑和添加劑等固化成型。 相比化學(xué)改性,物理共混改性較為容易,但存在可共混樹(shù)脂種類有限、要求較高(相容性需良好)、各分子間的相互結(jié)合力較弱等缺點(diǎn)。

2.2.3填料改性

目前,美國(guó)、日本和加拿大等幾個(gè)國(guó)家對(duì)制備高防腐性能涂料的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向納米粉體材料的加入。納米粉體填料能夠發(fā)揮納米粒子所具有的特點(diǎn),產(chǎn)生表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等,從而增強(qiáng)傳統(tǒng)涂料的各項(xiàng)功能。

(一) 無(wú)機(jī)納米粒子改性

無(wú)機(jī)納米粒子改性氟碳涂料可以大大提高涂層的防腐性能,其作用機(jī)理為:首先,無(wú)機(jī)納米粒子尺寸小,可以有效填充有機(jī)涂層固化過(guò)程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)微孔,形成致密化的涂層;其次,納米粒子在涂料中起到物理交聯(lián)點(diǎn)作用,可以改善氟碳涂料的成膜性,增大有機(jī)涂層與基體間的結(jié)合力,增強(qiáng)防腐蝕性能;第三,無(wú)機(jī)納米粒子的加入還可以降低腐蝕介質(zhì)滲透速率,提高涂層的耐蝕性。

(二) 導(dǎo)電填料

在氟碳涂料中加入炭黑、石墨烯、碳納米管和導(dǎo)電高分子材料等填料,可以形成功能網(wǎng)絡(luò),提高涂層的致密性,阻止腐蝕液體的進(jìn)入,使氟碳涂料的耐蝕性更好。其次,從電化學(xué)角度,可以提高復(fù)合材料的熱、電性能,使電位趨于一致,或者起到陽(yáng)極保護(hù)和屏蔽的作用,從而抑制金屬的電化學(xué)腐蝕,增強(qiáng)氟碳涂料的耐蝕性。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)物理、化學(xué)方法對(duì)氟碳涂料進(jìn)行改性,可使氟碳涂料獲得更加優(yōu)異的性能。為滿足環(huán)境需求,今后氟碳涂料會(huì)向高固體化、無(wú)溶劑化、粉末化和水性化發(fā)展,相信隨著人們對(duì)氟碳涂料研究的深入,氟碳涂料會(huì)在防腐領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

四、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買通道

零售：購(gòu)買50kg以內(nèi)，線上購(gòu)買，抖店直接下單購(gòu)買。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。