论文部分内容阅读
摘要：利用自产聚天门冬氨酸酯树脂以及异氰酸酯为主要的成膜物质，加入具有功能性的颜填料为辅助，从而制成高固含厚浆型，兼顾防腐与耐候，能采用常规方法施工的天冬聚脲重防腐涂料。
关键词：聚天门冬氨酸酯；聚脲；重防腐涂料
引言：喷涂聚脲具有无溶剂、高反应性等特点，是一种绿色喷涂技术。但是其缺点是反应速度快，必须使用专门的高温高压撞击式混合喷涂设备，无法使用常规方法施工。聚天门冬氨酸酯聚脲作为第三代聚脲，在保持聚脲体系高性能的同时，使用时间可以从十几分钟到几小时，可以采用常规方法施工，为聚脲重防腐涂料的广泛应用奠定了基础。
1.对于聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的实验研究
1.1实验主要原料
采用自产聚天门冬氨酸酯树脂F420、F520、F524，自产聚酯预聚体固化剂GB905-85，以及市售HDI三聚体，钛白粉，磷酸锌，分子筛，活性稀释剂，少量二甲苯以及醋酸丁酯。
1.2实验原料的用量
配方1
A组分：F420 20%，F520 10%，磷酸锌 3%，钛白粉 20%，玻璃鳞片25%，分子筛吸水剂 4%，分散剂 1%，触变剂1.3%，流平剂0.2%，消泡剂0.5%，紫外吸收剂1%，活性稀释剂3%，溶剂11%。
B组分：LV2 80%，GB905-85 10%，溶剂 10%。
A：B=3：1质量比
配方2
A组分：F420 14，F524 31%，钛白粉 8%，玻璃鳞片36%，分子筛吸水剂 6%，分散剂 1%，触变剂 1%，流平剂0.1%，消泡剂 0.5%，紫外吸收剂 2%，活性稀释剂 0.4%。
B组分：LV2 20%，GB905-85 65%，溶剂15%。
A：B=1.5：1质量比
藉由聚天门冬氨酸酯树脂和异氰酸酯固化剂的不同搭配，在此展现两个各具特色的重防腐涂料基础配。配方1为刚性配方，以F420和HDI三聚体为主体，体系干燥速度达到1h指压干。复配少量F520延长适用期，复配少量聚酯预聚体固化剂改善柔韧性。分子筛使漆料受水分影响降到最低，保证足够长的适用期。整体配方的质量固含88%，混合粘度约为600-1000cps，可以直接采用无气喷涂施工。
配方2为柔性厚涂体系，F524为飞扬骏研特色聚天门冬氨酸酯树脂，基本性能相似于F420，但在和HDI三聚体固化剂反应时，凝胶时间更长，与有机硅助剂的相容性更好，厚涂层涂膜外观大为改善。固化剂以聚酯预聚体固化剂为主复配少量HDI三聚体，赋予漆膜极佳的柔韧性，低温柔韧保持率，优异的耐磨性，进一步延长适用期。整体配方质量固含88%，可使用时间大于1h，可喷涂可滚涂可刮涂施工。
1.3涂料的制备工艺
聚天门冬氨酸酯树脂粘度很低，不利于高速分散时保持较高粘度而产生足够的剪切力，因此第一步树脂不需要加完以避免体系粘度过低。在树脂中加入分散剂和颜填料，触变剂，消泡剂高速分散至合格细度，补充玻璃鳞片、其余树脂和其余物料等。颜填料的选择非常重要，必须检测分散性能，以保证高速分散工艺可以得到要求的细度[1]。否则需要采用研磨工艺，增加生产时间，增大生产损耗，能耗提高。值得注意的是，玻璃鳞片不能研磨，否则将破坏其片状结构，得不到应有的对腐蚀介质的阻隔效应，无法起到重防腐的要求。
2.实验结果与讨论
2.1聚天门冬氨酸酯树脂以及固化剂的选择
聚天门冬氨酸酯树脂属于空间位阻型的脂肪族二胺，在聚天门冬氨酸酯树脂的结构中由于受到空间冠状位阻的作用，产生一种特殊的诱导效应，使得其在与HDI三聚体发生实验反应时，产生“减速”的作用。当其在与多异氰酸酯进行固化反应时，其凝胶时间受取代基结构的影响较大，因此利用不同结构的取代基将能够使聚天门冬氨酸酯树脂的反应速率发生改变。F420凝胶时间最短，同时干燥速度最快，F524介于F420和F520之间，F520凝胶时间最长，干燥速度最慢。单一树脂无法满足要求时候，适当的复配可以方便的解决问题，兼顾适用期和干燥速度。GB905-85是聚酯结构的IPDI预聚体，固含量高，短支链，非常适用于高耐候要求的高固含弹性涂料体系。
2.2颜填料的选择
颜料在重防腐涂料中显现出不同的颜色将能够对涂膜产生不同的遮盖能力，能够影响到涂膜的耐候性、耐磨性以及耐化学品等特性。在聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料中主要采用金红石型钛白粉与硫酸钡，分散性好吸油量低，容易制作高固含低粘度的涂料产品，并且在耐热与耐化学品方面的性能较强，漆膜光泽高，老化失光率低。配方1可以一道施工200um干膜厚，需要加入磷酸锌保证防腐性能，而配方2可以一道施工400um以上干膜厚，玻璃鳞片足以保证强大的防腐性能，因此可以不需要防锈填料。
玻璃鳞片对于漆膜的耐介质性和防腐性具有较强的改善作用，扁平样式的玻璃鳞片能够在涂膜内部间保持相互平衡的状态，将涂层分割成多个小空间，当涂层中受到腐蚀性介质的渗透时，玻璃鳞片将会对腐蚀性介质进行阻碍，使腐蚀性介质的渗透时间得到极大的延长。同时，玻璃鳞片还能够有效的降低涂膜固化产生的收缩应力以及膨胀系数，减少防蚀层中的微裂纹以及微孔的产生，并且在其表层形成一个“天然的屏障”，极大的提升了涂膜的抗渗透性[2]。
根据实验研究，玻璃鳞片的含量将会对涂层抵御腐蚀性介质的渗透性有巨大影响。在对“不同玻璃鳞片含量对涂层耐水性的实验”结果中发现，涂料中的玻璃鳞片含量为15%～40%之间为最佳状态，如果低于15%则会极大的影响屏蔽作用，如果大于40%，鳞片堆积不利于良好平行排布，则涂层中起泡率将会上升，使其抗渗透性下降[3]。
2.3助剂的选择
润湿分散剂能够使基料溶液和颜料表面的界面张力得到有效的降低，并且促进颜料粒子之间的稳定性得到充分发挥，提高分散效果的同时维持良好的储存稳定性。值得注意的是在聚天门冬氨酸酯体系中，分散剂对漆膜光泽，流平，耐高温抗失光，耐酸碱和耐老化性能都有巨大的影响，因此需要试验选择适合的分散剂。薄涂和厚涂的消泡体系差异巨大，需要根据不同的要求进行选择。分子筛活化粉能够作为吸水剂在涂料的生产过程中直接应用，起到降低水分、减少气泡，使漆膜的均匀程度和强度得到显著的提升，且明显延长适用期。
2.4涂料的性能
颜料在聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的性能检测结果主要有以下几个方面。干燥性方面，利用GB/T1728-1989的检测方法，配方1表干时间0.5小时，压干时间1h，可快速复涂，快速投入使用。配方2表干1h，压干时间6h。在施工性能方面，配方1可以直接无气喷涂施工，配方2可以无气喷涂、也可滚涂、刮涂施工厚涂层。漆膜耐水性、耐盐水性、耐酸性、性能优异；由于玻璃会被烧碱腐蚀因此漆膜耐碱性有限，可满足168h要求。两个配方的耐盐雾性优异，满足2000h要求。与环氧玻璃鳞片相比，天冬聚脲体系的耐候性大大提高，配方1耐老化可达1000h，配方2可达2000h。此外聚脲体系还能在-10℃下正常固化，厚膜下柔韧性和耐冲击良好，附着力高达15MPa以上，这些都是环氧体系无法达到的。
结束语：利用聚天门冬氨酸酯树脂为基础原料，配备的两个玻璃鳞片重防腐涂料，具有耐腐蚀性优异，兼顾优秀的耐候性。施工固含高，VOC排放低，干燥速度快，比普通的涂料体系更具优势，涂膜对金属基材的附着力更高，能够对水工钢结构、桥梁以及钻井平台等具有长期高效的保护作用。
参考文献：
[1]段衍鹏，赵云鹏，刘景，等.聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备与性能[J].上海涂料，2015，07：19-23.
[2]王海荣，张海信.聚脲弹性体防腐涂料的开发[J].腐蚀与防护，2006，10：529-531
[3]袁晓艳.环氧非异氰酸酯聚氨酯重防腐涂料的制备与漆膜性能的研究[D].中北大學，2014.
关键词：聚天门冬氨酸酯；聚脲；重防腐涂料
引言：喷涂聚脲具有无溶剂、高反应性等特点，是一种绿色喷涂技术。但是其缺点是反应速度快，必须使用专门的高温高压撞击式混合喷涂设备，无法使用常规方法施工。聚天门冬氨酸酯聚脲作为第三代聚脲，在保持聚脲体系高性能的同时，使用时间可以从十几分钟到几小时，可以采用常规方法施工，为聚脲重防腐涂料的广泛应用奠定了基础。
1.对于聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的实验研究
1.1实验主要原料
采用自产聚天门冬氨酸酯树脂F420、F520、F524，自产聚酯预聚体固化剂GB905-85，以及市售HDI三聚体，钛白粉，磷酸锌，分子筛，活性稀释剂，少量二甲苯以及醋酸丁酯。
1.2实验原料的用量
配方1
A组分：F420 20%，F520 10%，磷酸锌 3%，钛白粉 20%，玻璃鳞片25%，分子筛吸水剂 4%，分散剂 1%，触变剂1.3%，流平剂0.2%，消泡剂0.5%，紫外吸收剂1%，活性稀释剂3%，溶剂11%。
B组分：LV2 80%，GB905-85 10%，溶剂 10%。
A：B=3：1质量比
配方2
A组分：F420 14，F524 31%，钛白粉 8%，玻璃鳞片36%，分子筛吸水剂 6%，分散剂 1%，触变剂 1%，流平剂0.1%，消泡剂 0.5%，紫外吸收剂 2%，活性稀释剂 0.4%。
B组分：LV2 20%，GB905-85 65%，溶剂15%。
A：B=1.5：1质量比
藉由聚天门冬氨酸酯树脂和异氰酸酯固化剂的不同搭配，在此展现两个各具特色的重防腐涂料基础配。配方1为刚性配方，以F420和HDI三聚体为主体，体系干燥速度达到1h指压干。复配少量F520延长适用期，复配少量聚酯预聚体固化剂改善柔韧性。分子筛使漆料受水分影响降到最低，保证足够长的适用期。整体配方的质量固含88%，混合粘度约为600-1000cps，可以直接采用无气喷涂施工。
配方2为柔性厚涂体系，F524为飞扬骏研特色聚天门冬氨酸酯树脂，基本性能相似于F420，但在和HDI三聚体固化剂反应时，凝胶时间更长，与有机硅助剂的相容性更好，厚涂层涂膜外观大为改善。固化剂以聚酯预聚体固化剂为主复配少量HDI三聚体，赋予漆膜极佳的柔韧性，低温柔韧保持率，优异的耐磨性，进一步延长适用期。整体配方质量固含88%，可使用时间大于1h，可喷涂可滚涂可刮涂施工。
1.3涂料的制备工艺
聚天门冬氨酸酯树脂粘度很低，不利于高速分散时保持较高粘度而产生足够的剪切力，因此第一步树脂不需要加完以避免体系粘度过低。在树脂中加入分散剂和颜填料，触变剂，消泡剂高速分散至合格细度，补充玻璃鳞片、其余树脂和其余物料等。颜填料的选择非常重要，必须检测分散性能，以保证高速分散工艺可以得到要求的细度[1]。否则需要采用研磨工艺，增加生产时间，增大生产损耗，能耗提高。值得注意的是，玻璃鳞片不能研磨，否则将破坏其片状结构，得不到应有的对腐蚀介质的阻隔效应，无法起到重防腐的要求。
2.实验结果与讨论
2.1聚天门冬氨酸酯树脂以及固化剂的选择
聚天门冬氨酸酯树脂属于空间位阻型的脂肪族二胺，在聚天门冬氨酸酯树脂的结构中由于受到空间冠状位阻的作用，产生一种特殊的诱导效应，使得其在与HDI三聚体发生实验反应时，产生“减速”的作用。当其在与多异氰酸酯进行固化反应时，其凝胶时间受取代基结构的影响较大，因此利用不同结构的取代基将能够使聚天门冬氨酸酯树脂的反应速率发生改变。F420凝胶时间最短，同时干燥速度最快，F524介于F420和F520之间，F520凝胶时间最长，干燥速度最慢。单一树脂无法满足要求时候，适当的复配可以方便的解决问题，兼顾适用期和干燥速度。GB905-85是聚酯结构的IPDI预聚体，固含量高，短支链，非常适用于高耐候要求的高固含弹性涂料体系。
2.2颜填料的选择
颜料在重防腐涂料中显现出不同的颜色将能够对涂膜产生不同的遮盖能力，能够影响到涂膜的耐候性、耐磨性以及耐化学品等特性。在聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料中主要采用金红石型钛白粉与硫酸钡，分散性好吸油量低，容易制作高固含低粘度的涂料产品，并且在耐热与耐化学品方面的性能较强，漆膜光泽高，老化失光率低。配方1可以一道施工200um干膜厚，需要加入磷酸锌保证防腐性能，而配方2可以一道施工400um以上干膜厚，玻璃鳞片足以保证强大的防腐性能，因此可以不需要防锈填料。
玻璃鳞片对于漆膜的耐介质性和防腐性具有较强的改善作用，扁平样式的玻璃鳞片能够在涂膜内部间保持相互平衡的状态，将涂层分割成多个小空间，当涂层中受到腐蚀性介质的渗透时，玻璃鳞片将会对腐蚀性介质进行阻碍，使腐蚀性介质的渗透时间得到极大的延长。同时，玻璃鳞片还能够有效的降低涂膜固化产生的收缩应力以及膨胀系数，减少防蚀层中的微裂纹以及微孔的产生，并且在其表层形成一个“天然的屏障”，极大的提升了涂膜的抗渗透性[2]。
根据实验研究，玻璃鳞片的含量将会对涂层抵御腐蚀性介质的渗透性有巨大影响。在对“不同玻璃鳞片含量对涂层耐水性的实验”结果中发现，涂料中的玻璃鳞片含量为15%～40%之间为最佳状态，如果低于15%则会极大的影响屏蔽作用，如果大于40%，鳞片堆积不利于良好平行排布，则涂层中起泡率将会上升，使其抗渗透性下降[3]。
2.3助剂的选择
润湿分散剂能够使基料溶液和颜料表面的界面张力得到有效的降低，并且促进颜料粒子之间的稳定性得到充分发挥，提高分散效果的同时维持良好的储存稳定性。值得注意的是在聚天门冬氨酸酯体系中，分散剂对漆膜光泽，流平，耐高温抗失光，耐酸碱和耐老化性能都有巨大的影响，因此需要试验选择适合的分散剂。薄涂和厚涂的消泡体系差异巨大，需要根据不同的要求进行选择。分子筛活化粉能够作为吸水剂在涂料的生产过程中直接应用，起到降低水分、减少气泡，使漆膜的均匀程度和强度得到显著的提升，且明显延长适用期。
2.4涂料的性能
颜料在聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的性能检测结果主要有以下几个方面。干燥性方面，利用GB/T1728-1989的检测方法，配方1表干时间0.5小时，压干时间1h，可快速复涂，快速投入使用。配方2表干1h，压干时间6h。在施工性能方面，配方1可以直接无气喷涂施工，配方2可以无气喷涂、也可滚涂、刮涂施工厚涂层。漆膜耐水性、耐盐水性、耐酸性、性能优异；由于玻璃会被烧碱腐蚀因此漆膜耐碱性有限，可满足168h要求。两个配方的耐盐雾性优异，满足2000h要求。与环氧玻璃鳞片相比，天冬聚脲体系的耐候性大大提高，配方1耐老化可达1000h，配方2可达2000h。此外聚脲体系还能在-10℃下正常固化，厚膜下柔韧性和耐冲击良好，附着力高达15MPa以上，这些都是环氧体系无法达到的。
结束语：利用聚天门冬氨酸酯树脂为基础原料，配备的两个玻璃鳞片重防腐涂料，具有耐腐蚀性优异，兼顾优秀的耐候性。施工固含高，VOC排放低，干燥速度快，比普通的涂料体系更具优势，涂膜对金属基材的附着力更高，能够对水工钢结构、桥梁以及钻井平台等具有长期高效的保护作用。
参考文献：
[1]段衍鹏，赵云鹏，刘景，等.聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备与性能[J].上海涂料，2015，07：19-23.
[2]王海荣，张海信.聚脲弹性体防腐涂料的开发[J].腐蚀与防护，2006，10：529-531
[3]袁晓艳.环氧非异氰酸酯聚氨酯重防腐涂料的制备与漆膜性能的研究[D].中北大學，2014.