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聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料的研究介绍了聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料的选材制作工艺产品性能及与其

2021年07月23日 成都机械设备网

聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料的研究,介绍了聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料的选材、制作工艺、产品性能及与其有关的主要影响因素

1 前 言

氯磺化聚乙烯是聚乙烯的衍生物,是一种橡胶类聚合物,但与普通合成橡胶在结构上有很大差异。氯磺化聚乙烯则是由聚乙烯与氯气和二氧化硫反应,经氯化和磺化,聚乙烯分子结构的规整性被破坏而成为弹性体。因此其不但具有良好的物理机械性能,而且还有以下优良性能:

①具有优异的耐大气老化和臭氧老化性能,无需添加任何抗臭氧剂;

②耐热性良好:可在120℃的空气中长期使用,添加适当的防老化剂,可在150℃的空气中长期使用;

③耐化学药品及耐油性良好:氯磺化聚乙烯耐酸、碱等多种化学药品的腐蚀性能优于同类型的氯丁橡胶,同时它还是含氯的弹性体,因而具有良好的耐油性能[1];

④耐低温性能优良:在-40℃下能保持一定的屈挠性能,在-56℃下发脆;

⑤耐燃性:由于结构中含有氯原子,能自熄,故不会延燃;

⑥优良的电绝缘性能:其电绝缘性能介于天然橡胶和氯丁橡胶之间涂料在线coatingol.com。

因此,氯磺化聚乙烯是目前可以用来制造涂料的合成橡胶(氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等)中防腐性能最佳的漆基。其使用寿命是其它防腐涂料的(1~3)倍,是我国长期发展的一种长效防腐涂料。但其有一最大的缺点就是涂料固体含量低、光泽差,不符合环境友好型涂料发展的要求。现研制出的聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料,不但具有传统氯磺化聚乙烯防腐涂料优良的物理机械性能,而且从根本上解决了其固体含量低、涂刷遍数多、施工不方便等弊病,并且兼有聚氨酯的低温固化性能和优异的附着力及较强的耐化学腐蚀性和快干性。广泛应用于化工厂房、设备、码头、桥梁、蓄水池、热炼工程等腐蚀条件苛刻的防腐蚀工程。

2 实验部分

2.1 实验原理

甲苯二异氰酸酯(TDI)含有二个异氰酸基(-N=C=O),这是一个高度不饱和基团,反应活性相当高,氮氧原子电子云密度大、电负性强,成为亲核中心;碳原子上电子云密度低,成为亲电中心,故TDI能与含活泼氢原子的化合物反应结合,如— OH,H2O等。为降低TDI 活性,减少毒性,试验中将TDI 与松香改性篦麻油醇酸树脂反应,制成TDI 预聚物,作为氯磺化聚乙烯涂料的固化剂。

固化反应途径一:氯磺化聚乙烯防腐涂料中稳定剂提供的— OH 与固化剂中异氰酸酯反应如下:

其生成物氨基甲酸酯中氮原子上氢较活泼,可与氯磺化聚乙烯反应而交联固化。

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固化反应途径二:氯磺化聚乙烯涂料的溶剂、颜填料及空气中含有的水分与异氰酸酯预聚物发生反应生成的伯胺与氯磺化聚乙烯反应

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生成氯磺化聚乙烯磺酰胺衍生物,再与异氰酸酯预聚物反应,使氯磺化聚乙烯交联,与此同时生成的伯胺也可与异氰酸酯预聚物反应生成脲。

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2.2 原材料

氯磺化聚乙烯胶,稳定剂,TDI,篦麻油,松香,甘油,苯酐,添加剂1,添加剂2,添加剂3,甲苯,二甲苯,丁酯,以上原料均为工业级。

2.3 氯磺化聚乙烯改性树脂及固化剂的制备

(1) 将篦麻油、松香、甘油、苯酐计量加入釜中用(1~1.5)h升温至(160~175)℃并保温至透明;

(2) 加入回流二甲苯,用(1.5~2)h升温至(215~220)℃保温酯化至酸值达5mgKOH/g 以下,加稀溶剂降温至(40~50)℃;

(3) 将添加剂3 加入反应釜中同时滴加TDI,二甲苯、丁酯混合物,用(0.5~1)h;

(4) 滴加完毕后,升温至(50~60)℃保温1h,80℃保温1h,(95~100)℃保温2h,待NCO 的百分含量合格后,将其降温过滤,包装。

2.4 氯磺化聚乙烯漆的制备

将甲苯、二甲苯加入带搅拌的溶解釜中,然后加入氯磺化聚乙烯,搅拌使之成为均匀透明的胶液。将自制胶液打入调浆缸,开搅拌,依次加入溶剂、促进剂、颜填料,待浆调匀后,进砂磨机研磨至规定细度,打入调漆缸调节颜色至符合样板色差后,加入溶剂调整粘度、过滤、包装。

2.5 性能指标及其与同类产品的对比

将氯磺化聚乙烯漆和改性固化剂按配比混匀,涂刷于试板上,同时选用市售氯磺化聚乙烯防腐涂料作对比,其性能指标见表1。

聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料性能指标及其与同类对比

由表1可以看出聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料的性能指标已达到或超过市售氯磺化聚乙烯防腐涂料。其独有的高光泽和高固体分特别适用于受化工气体腐蚀并要求一定装饰性的工业建筑水泥墙面、钢铁结构、化工管道的防腐蚀涂装,是其它防腐涂料不可取代的,防腐蚀效果良好;并且用户使用方便,减少涂刷遍数,省工节时,提高了劳动效率和经济效益。

3 分析与讨论

3.1 促进剂对产品性能的影响

促进剂是氯磺化聚乙烯涂料的重要组成部分,在涂膜的交联过程中,它能促进聚合物放出氯化氢使反应进行到底而产生交联结构,从而加速了氯磺化聚乙烯的硫化速度并改善涂膜性能。若加量过大,涂膜的施工性能则随用量的增加而变坏;若加量少或不用,则减慢了氯磺化聚乙烯与固化剂的反应速度,进而固化剂趋向于自身交联,也就达不到交联改性的目的,防腐性能必然会受到影响,所以必须严格控制促进剂的量。

3.2 稳定剂对产品性能的影响

稳定剂在配方中和促进剂一样起着至关重要的作用,虽然其不是氯磺化聚乙烯的溶剂,但在其分子结构中可以提供OH,抑制促进剂使氯磺化聚乙烯早期胶化,从而达到生产过程的平稳,保证产品有较长的贮存期。

3.3 颜填料对产品性能的影响

氯磺化聚乙烯的-SO2Cl基团比较活泼,容易同一些颜料发生反应而造成涂料的胶化变质。表2列出了掺有部分常用颜料的氯磺化聚乙烯涂料的存放时间[2]。由氯磺化聚乙烯的固化机理可知,涂料中含有少量水分有利于涂层固化。白炭黑(SiO2·nH2O)、云母粉(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O)中都含有结晶水。水分子参加交联反应,使有机大分子更紧密地吸附在填料表面。有机大分子热运动受制,使腐蚀介质在涂膜中的扩散系数和涂层的渗透性降低,增加了涂膜的耐水性。

掺有不同颜料的氯磺化聚乙烯涂料的储存时间

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3.4 溶剂对产品性能的影响

选择合适的溶剂是解决涂刷性能的关键,氯磺化聚乙烯属高分子物质,分子量大,一般溶剂对其溶解性较差。依据溶度相近的原则,如果其溶度参数(δ1)和溶剂的溶度参数(δ2)相近(| δ1 -δ2|≤ 1.7)或相等时,则其能很好地溶解在溶剂中。

因此,要求氯磺化聚乙烯所用溶剂溶度参数在8.0~10.0[3],考虑溶剂的挥发性和价格及在涂料中的通用性,一般用苯类溶剂溶解氯磺化聚乙烯。如溶剂中掺有其它成分,有可能造成氯磺化不溶解,或初始在机械搅拌下氯磺化可溶解,但放置一段时间后便引起氯磺化絮凝变质。

如溶剂中含有水和多氯代烃,则多氯代烃水解形成多元醇,再同氯磺化的磺酰基团反应而引起氯磺化交联变质。另外,若在氯磺化聚乙烯涂料中存在某些活性溶剂(如氯代烃),可能与金属氧化物反应形成金属离子,金属离子同氯磺化反应而引起涂料变质。

4 结 论

该涂料不但解决了氯磺化聚乙烯防腐涂料固体分低、涂刷道数多、施工不便、装饰性差等弊病,而且兼有聚氨酯的低温固化性能和优异的附着力及烯类聚合物的耐化学腐蚀性和快干性。

由于其采用了独特的固化体系,形成了互穿网络交联型涂膜,这种网络间相互交叉、渗透、机械缠结起着强迫互溶和协同效应的作用,使涂层的致密性更高,其性能比单一的交联聚合物更加优异,从而提高了涂膜的综合性能。对腐蚀介质酸、碱、盐及水具有良好的稳定性和低渗透性,优异的附着力,因此不易为溶液、水等穿过,从而延缓底材的腐蚀,增强了防护效果。

可广泛应用于要求一定装饰性、耐候性、耐酸碱、耐油、耐湿热、耐化学药品性能较高的缸、槽、水泥墙面、钢铁结构、化工管道的防腐蚀涂装,具有明显的经济和社会效益。

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