装备制造业防护涂料系统的应用
2018-06-07 13:30:15
作者：刘新 来源：现代涂料与涂装
装备制造业是为国民经济和国防建设提供生产技术装备的行业，是制造业的核心组成部分，是国民经济发展特别是工业发展的基础。建立起强大的装备制造业，是提高我国综合国力，实现工业化的根本保证。装备制造业涵盖了一个国家国民经济发展中的诸多领域，如汽车工业、船舶工业、工程机械业、农用机械、工业机床、路桥装备制造业、大型矿山能源装备制造业、海洋工程等。
为装备制造业提供腐蚀防护，提高其外观装饰性，是包括溶剂型涂料、水性涂料和粉末涂料在内的防护涂料系统的基本功能。其中溶剂型涂料至今包括今后很长一段时间内，仍然是装备制造业主要的防护涂料类别。
1 涂料系统的要求
1.1 防护性能
装备制造业采用的高性能涂层系统，广泛采用“环氧+脂肪族聚氨酯”系统，才能在较低干膜厚度（100 ～ 150 μm）时保持良好的防腐蚀性能。通常耐盐雾要通过480 h，划痕处单侧锈蚀宽度≤2 mm，不起泡，不生锈。耐10%的H2SO4和NaOH 至少24 h涂膜不起泡，不起皱。耐湿热性240 h要求达到涂膜劣化≤1级。
在更为严酷的环境下，如海洋工程设施，需要采用富锌类底漆、氟碳面漆和聚硅氧烷涂料。通常涂层体系要到达到更为苛刻的NORSOK M501的要求，即：4 h UV和4 h冷凝，共72 h；72 h的盐雾试验；24 h的低温冷冻[（-20±2） ℃]；一共进行168 h，25个循环，总计4 200 h。
1.2 装饰性能
涂层系统的装饰性，主要体现在脂肪族聚氨酯面漆的外观上。通常在底漆喷涂完硬干后刮批腻子，底层平整后喷涂面漆光泽度更好，丰满度更好。对于光泽度，不同的行业有高光和亚光的要求。高光聚氨酯面漆的光泽度至少要求达到90%（60°）以上。
2 防锈底漆选用
2.1 富锌底漆装备制造业中防锈底漆中采用的富锌底漆，主要有环氧富锌底漆和无机硅酸锌底漆2类。这2类产品，不仅在装备制造业，也在桥梁、船舶、石化、海洋工程等方面有着几十年的成功应用经验。其主要特性见表1。
相对来说，环氧富锌底漆的施工性能和质量可控性要优于无机硅酸锌底漆。然而，无机硅酸锌底漆有着更好的耐高温性能和耐化学品性能。不过在不同的制造工艺中，无机硅酸锌底漆，包括无机硅酸锌车间底漆可以适用于钢材在装配前的临时防锈，同时也可以用作防锈底漆。因此，不同的装备制造业对于涂层的性能，不同的工艺要求，环氧富锌底漆和无机硅酸锌底漆，都有其应用。
2.2 环氧底漆环氧底漆是包括装备制造业在内的很多重防腐领域应用广泛的优良防锈底漆。传统环氧底漆多为聚酰胺固化的环氧涂料产品，以氧化铁红、铝粉等作为主要防锈颜料。新型的快干环氧底漆充分地综合考虑了装备制造业涂装工效的重要性和防腐蚀性能的要求，在施工性能和涂层耐性方面有了极大的提高。传统环氧防锈底漆和快干环氧底漆的性能比较见表2。23 ℃时的自然干燥时间快干环氧是传统环氧的1/8 ~ 1/6，60 ℃烘干时其干性也提高了4倍。快干环氧底漆还进一步提高了耐化学品性能，有利于多油多清洗剂的制造工艺过程。
3 高性能面漆选用
3.1 聚氨酯面漆
高光聚氨酯面漆采用了特殊结构羟基丙烯树脂，选用芳香烃类单体及不饱和聚酯改性的丙烯酸树脂，经特殊工艺生产改进。严格控制细度≤15 μm。
工程机械上应用聚氨酯面漆产品，以亮黄色系和橙色系居多，传统采用铅铬颜料来调制。铅铬黄的化学成分是PbCrO4、PbSO4和PbCrO4·PbO，其色系可以从柠檬黄到橘黄形成一段连续的黄色色谱。品质优良的铅铬黄，色光鲜亮，着色力强，价格低廉。铅铬黄颜料含铅53％ ~ 64%，含铬10％ ~ 16%。虽然防腐涂料和涂装行业在中国还没有明确地对铅铬等重金属作出限制，但负责任的防腐涂料厂商和产品使用的最终用户，已经自觉地采用非铅铬系的颜料调制聚氨酯面漆，如DPP杂环类有机颜料、酞菁类有机颜料以及含有偶氮基（—N N—）的偶氮类有机颜料等。
3.2 氟碳面漆
氟碳面漆是可以溶于溶剂并能在常温下施工的含氟聚合物涂料，主要是以FEVE （聚氟乙烯/乙烯基醚）配制的涂料，作为高性能腐蚀系统中的面漆使用，保护下层涂料并且防止紫外线辐射。C—F键的键能高达485 kJ/mol，比典型的有机聚合物的C—C键的键能358 kJ/mol要强得多，这意味着要更强的活化能才能破坏含氟聚合物。
我国很多重要的基础设施包括体育场馆、桥梁、高楼等都选用了有着超强耐候性能的氟碳面漆。在装备制造业中，氟碳面漆在一些海工设施和工程机械也有一定的应用。
3.3 聚硅氧烷涂料
聚硅烷氧烷涂料不像聚氨酯面漆那样含有多异氰酸酯，因此是非异氰酸酯环保型涂料。主要有环氧聚硅氧烷和丙烯酸聚硅氧烷两大类。不同的产品体积固体分高达75％～90%，VOC含量在230～100 g/L，大大低于聚氨酯面漆的VOC含量。聚硅氧烷涂料有着极好的耐候性能和防腐蚀性能，因此是海洋工程类装备制造业的首选高端防腐产品。在海洋工程设施上多采用“环氧富锌底漆+聚硅氧烷涂料”的2层涂料体系，干膜厚度设计为80+120 μm。
4 快干高效涂料系统的应用
在装备制造业中，涂料系统除了要求有优异的防锈防腐蚀性能外，涂装过程快速高效，缩短工件成型交货周期， 除了一般直接的经济效益外，更有着低碳环保的深层次贡献。
一个典型的“快干环氧底漆+高光脂肪族聚氨酯面漆”涂料系统（JOTUN EMI系统）与现有常规涂料系统的比较见表3。分析比较可以看出，防锈性能更好的快干环氧系统和防腐性能高的高光聚氨酯面漆，比常规的涂料系统在达到相同的防腐蚀性能要求下，干膜厚度更低，而涂膜具有更好的丰满度。烘烤温度更低，烘烤时间更短，有着不同寻常的节能环保意义。
5 结语
装备制造业涉及到生产技术装备的各行各业，对于防腐涂料体系有着复杂的防护要求，从一般的城市环境，到建筑、矿山，以至海洋工程，目前主要的底漆产品是高性能富锌类底漆和环氧底漆。面漆系统除了要求有优良的耐候性能外，光泽度根据不同的机械类产品，有高光或亚光的要求，并且亮黄色和橙色系已经有着不含铅铬等重金属的要求。
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