在大部分嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中,高性能的長(zhǎng)效重防腐蝕涂料體系得到廣泛的應(yīng)用。目前-經(jīng)典有效的重防腐蝕涂料配套體系是1 道富鋅(有機(jī)或無機(jī)) 底漆,1～2 道環(huán)氧高固體分中間涂料,加上聚氨酯面漆。這一配套體系十多年來已被廣泛應(yīng)用于化工、橋梁、電站、船舶和海上設(shè)施等嚴(yán)重腐蝕的各個(gè)領(lǐng)域,其在沿海地區(qū)一般有10 年左右的保護(hù)周期,在內(nèi)陸地區(qū)可達(dá)15 年以上。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的提高,人們對(duì)防腐蝕提出更高的要求,既要提高長(zhǎng)效保護(hù)的周期(如有的工程要求20 年或更長(zhǎng)) ,又要安全、健康,符合環(huán)境保護(hù)的-新要求;既要美化環(huán)境,又要講究成本和效益。在這方面,除了各種新型重防腐蝕涂料的研究和開發(fā)外,近幾年來在聚硅氧烷涂料和氟涂料作為聚氨酯涂料的更新?lián)Q代產(chǎn)品方面進(jìn)行了大量的研究。如關(guān)于聚硅氧烷方面,據(jù)資料報(bào)道,在2002 年申請(qǐng)的專利占全部涂料專利的5 %。
1 　原理和主要反應(yīng)
利用有機(jī)- 無機(jī)混接技術(shù),使兩種材料形成一個(gè)具有共價(jià)鍵的聚合體網(wǎng)絡(luò),是聚硅氧烷的主要化學(xué)反應(yīng)。混接技術(shù)主要涉及4 個(gè)方面:有機(jī)基體、無機(jī)基
體、互穿網(wǎng)絡(luò)和真接枝。這些混接反應(yīng)包括了脂肪族環(huán)氧改性聚硅氧烷;丙烯酸改性聚硅氧烷;丙烯酸尿烷改性聚硅氧烷;硅溶膠混接物和有機(jī)硅溶膠等。混接技術(shù)利用了有機(jī)物的-佳特性(容易加工、撓性、韌性、光澤和室溫固化) 和無機(jī)物的-佳特性(惰性、硬度、附著力和耐化學(xué)性,耐高溫、耐候、耐紫外線和耐磨) 等。
聚硅氧烷和聚氨酯涂料比較,-主要的是保光保色性好且不含異氰酸酯。在保護(hù)性方面和安全、健康和環(huán)保方面優(yōu)于聚氨酯涂料。聚硅氧烷的杰出保光保色性來源于硅氧鍵的強(qiáng)度( Si —O —Si 的強(qiáng)度為446 kJ / mol) 比碳- 碳鍵(C —C 的強(qiáng)度為358 kJ /mol) 的強(qiáng)度高,因此需要更高的能量才能把它打開。
典型的環(huán)氧聚硅氧烷涂料固化有2 個(gè)主要反應(yīng)。
(1) 由氨基聚硅氧烷與環(huán)氧反應(yīng)形成混接的環(huán)氧聚硅氧烷:
RO —(Si —O) y —R —NH —R —NH2 + (C2H3O) —R —(C2H3O)
RO —(Si —O) y —R —NH—R —NH—CH2 —CHOH—R —(C2H3O)
(2) 烷氧基之間的反應(yīng)以及與水分(濕氣) 的反應(yīng)生成氨基聚硅氧烷和醇:
RO —( Si —O ) y —R —NH —R —NH2 + RO —( Si —O ) y —R —
NH —R —NH2 + H2O
H2N —R —NH —R —(O —Si ) y —O —( Si —O) y —R —NH —R —
NH2 + ROH
采用不同的材料混接,其反應(yīng)及漆膜性能會(huì)有很大的差別。在實(shí)驗(yàn)室里,在這方面已經(jīng)做了許多試驗(yàn),并且認(rèn)為由脂肪族環(huán)氧和丙烯酸尿烷混接的聚硅
氧烷具有非常優(yōu)異的制漆性能、耐候、保光保色性和耐化學(xué)性。
2 　性能試驗(yàn)
2. 1 　保光保色性能
在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)ASTM G 53 —93 做了聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料的加速老化試驗(yàn)(QUV - A) 。結(jié)果顯示,聚氨酯涂料在2 000 h 時(shí)還能保持初始光澤
的75 % ,到4 500 h 光澤只剩下原來的10 %左右。而聚硅氧烷涂料在4 500 h 時(shí)光澤仍然可達(dá)到初始光澤的75 % ,8 000 h 時(shí)光澤仍可達(dá)原來的45 %左右

2. 2 　其他性能試驗(yàn)
其他性能試驗(yàn)結(jié)果見表1 。
表1 　典型的聚硅氧烷涂料的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果
　檢驗(yàn)項(xiàng)目指　標(biāo)標(biāo)　準(zhǔn)
附著力(拉脫法) / MPa > 20 ASTM D 4541
耐磨性(泰伯爾法) / (r·min- 1) 1 000 ASTM D 4060
柔韌性(125μm 干膜) / mm 25 ISO 1519 —1973
耐大氣曝曬優(yōu)ISO 12944 —5
耐鹽霧性/ h 1 000 ASTM B 117 —95
冷凝試驗(yàn)/ h 2 160 ASTM D 4585
耐沖擊(115 mm鋼板) / (kg·m) 0157 ASTM D 2794
3 　配　方
可以用無機(jī)- 有機(jī)硅氧烷混接物作為混合基料和環(huán)氧、烷基氧官能團(tuán)作為側(cè)鏈,用氨基硅烷和聚胺作為固化劑配制涂料。下面是一個(gè)-基本的配方實(shí)例。
表2 　耐腐蝕雙組分環(huán)氧硅氧烷混接物涂料配方
組分　名　稱商品名
質(zhì)量
分?jǐn)?shù)/ %
A 硅氧烷樹脂Siloflat ED 6414
藍(lán)顏料Heliogenblue L 6901 F 116
鈦白粉Kronos 2160 2415
滑石粉Talkum AT extra 210
抗氣劑Tego Airex 900 015
氣態(tài)硅Aerosil R 972 110
溶劑Butylacetate 適量
B 氨基硅烷Dynosilan AMEO 710
聚胺Jeffamine T 403 510
　　表2 配方提供了在25 ℃時(shí)良好的施涂性能,包括415 h 的混合使用期,4 h 的干燥時(shí)間和6 h 的-小重涂間隔。
4 　特性和應(yīng)用范圍
4. 1 　特性
聚硅氧烷涂料具有以下3 個(gè)方面的特性:
(1) 漆膜的保光保色性優(yōu)異、光澤高、裝飾性好、耐腐蝕性、耐化學(xué)性能優(yōu)異,并且漆膜的物理機(jī)械性能好,漆膜干燥速度快,施工效率高,且耐沾污,易清
洗;
(2) 涂料施工不用涂覆中間涂料而減少了涂層道數(shù),可以在0 ℃以上施工和固化,成膜性能高,膜厚在125μm 以上;
(3) 為高固體分涂料,VOC 含量低,不含異氰酸酯,氣味小,具有安全、健康和環(huán)保的特點(diǎn)。
4. 2 　應(yīng)用范圍
聚硅氧烷涂料可用于橋梁、海上平臺(tái)及高岸設(shè)施、風(fēng)力發(fā)電站、油罐外部、管道及閥外部、載重汽車及大型機(jī)械和其他嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)中。
5 　配套體系及施工
采用富鋅(無機(jī)或有機(jī)) 底漆加聚硅氧烷面漆共2 道涂層的配套體系代替由富鋅底漆加環(huán)氧中間漆加聚氨酯面漆的3 道涂層配套體系,在大氣自然曝
曬、加速老化和鹽霧等試驗(yàn)中,證明其防護(hù)性能基本一致,甚至略優(yōu)于后者。
采用2 道涂層的涂料配套體系施工,富鋅底漆(無機(jī)或有機(jī)) 膜厚50 μm ,聚硅氧烷面漆膜厚125μm ,涂層總厚度可達(dá)175μm。
由于聚硅氧烷涂料為厚漿、高固體分涂料,噴涂一道膜厚即可達(dá)到125μm ,如果不加稀釋劑,甚至可以達(dá)到250μm。如果要求表面有很好的流平性,可
以加適當(dāng)?shù)南♂寗?/span>
建議采用無空氣噴涂。不可使用輥涂,以避免產(chǎn)生很難消除的氣泡。
在多孔性底材或無機(jī)硅富鋅底漆表面施涂時(shí),為避免氣泡的產(chǎn)生,建議先采用霧噴工藝,待氣泡逸出后,再涂一道面漆。