| 摘 要： 以常温固化氟树脂及缩二脲为原料，通过树脂添加量的变化，运用正交试验法，制成高性能的防腐氟涂料。 0 前 言 近年来，随着我国交通业的迅速发展，穿越江、海、河、泊的铁桥梁大量的出现，而且多是以斜拉、悬索钢桥的形式出现，因此桥梁金属防腐蚀问题成了影响桥梁寿命的关键。由于桥梁长期暴露于大气中直接受到风吹、雨淋、日晒、盐雾和工业废气的侵蚀，腐蚀相当严重，不仅降低了桥梁的性能和寿命，而且增加了维修次数，加大了桥梁的维护成本。 桥梁的腐蚀主要是环境的腐蚀，它分为大气腐蚀和土壤腐蚀。桥梁常用防腐蚀技术包括涂层保护和阴极保护。为了经济有效地控制桥梁的腐蚀，防腐蚀涂层通常与阴极保护联合使用。涂层保护是桥梁防腐蚀的主要措施，它有效隔离了腐蚀介质与桥梁金属的直接接触，是桥梁防蚀的第一道屏障。桥梁外防腐蚀涂层应具备与金属有良好的附着力、稳定的耐化学性、较好的耐候性、耐老化性和防污性、良好的抗阴极剥离性能、施工方便以及污染小的特点。 国内在涂层保护方面先后开发了醇酸、硝基、过氯乙烯、丙烯酸聚氨酯、氨基等金属防腐涂料。但上述材料在物理性能(硬度、冲击、附着力、柔韧性)及化学性能(耐热性、抗老化性、防腐性)远远不能满足我国现代道路、桥梁的高速发展的要求，例如：重庆的酸雨在中国具有一定的代表性，它的酸雨频率之高，降水中硫酸根与硝酸根浓度之大，也是全国少见。如 跨越重庆万州的万州长江大桥在涂装设计时，铁道部考虑到 酸雨原因，普通防腐涂料根本无法满足要求，就提出采用高性能氟碳防腐涂料的设计方案。因此研制高性能、高寿命金属防腐涂料满足桥梁防腐蚀的需要显得尤为重要。本研究课题就是在这样的背景下提出的。 1 实 验 为克服现有涂料的缺点，满足桥梁防腐技术的需要，经过选择、工艺试验，常温固化型氟碳涂料以其优异的物理化学性能，在众多防腐蚀涂料中脱颖而出。 氟涂料是在氟树脂基础上经改性、加工而成的一种新型涂料，其基料氟树脂中含有已知最强的 C ― F 键，而且 C ― F 键距离仅 1.26 ? 或更短。同时由于氟原子活性很大，是所有元素中电负性最高的元素，而且分子中每个 C ― C 键都被螺旋式的三维排列的氟原子紧紧包围着，因而分子相当稳定，另外由于氟原子体积大并且具有空间位阻效应。因而氟碳涂料有远比一般涂料优异的耐酸、耐碱、耐候性、抗腐蚀、憎油、憎水、抗粘、抗污染等优异性能且摩擦系数小。 自问世以来，以其优异的综合性能受到了广大用户的欢迎。 常温固化氟涂料是采用双组分包装，用缩二脲交联固化成膜。 1.1 配漆试验 通过对配方工艺进行大量的实验，总结出漆料中氟树脂含量对漆膜的物理化学性能具有重要影响(见表 1 、图 2 )，对配方进行调整，得出最佳方案(见表 2 ) 表 1 氟树脂含量对漆膜性能的影响 氟树脂含量 /% 漆膜硬度 耐弯曲性 /mm 耐碱性 ( 15%NaOH ， 20 d ) 耐酸性 ( 15%H 2 S0 4 ， 20 d ) 40~45 3 H 2 变色，起泡 变色，起泡 45~50 3 H 2 变色，起泡 变色，起泡 50~55 2 H 2 变色，起泡 变色，无泡 55~60 2 H 1 变色，无泡 正常 60~65 H 1 正常 正常 65~70 H 1 正常 正常 70~75 HB 1 变色，无泡 正常 图 2 氟树脂含量对漆膜耐盐雾的影响 表 2 氟碳涂料的配方 甲组分 用量 /% 氟树脂 65~70 稀释剂 10~15 助 剂 2.5~2.8 添加剂 20~25 乙组分 HDI 缩二脲 适 量 1.2 工艺流程： 添加催干剂 ↓ 计量→高速分散→砂磨→调漆→过滤→检验→包装→入库 ・计量阶段 液体物料采用电子秤计量，用泵输入 固态粉料在装置吸尘处理空间进行，减少对空气粉尘污染 ・高速分散阶段 总体物料量控制在搅拌釜体积 2/3 处，分散速度 1 100~1 200 r/min ，在物料加完后，继续高速搅拌 2.5~3 h 。 ・砂磨阶段 由于研磨机工作效率低，在批量试产中采用不锈钢砂磨机。通过控制细度< 25 μm 来调节进入砂磨机的物料流量。 ・调漆阶段 控制转速 700~800 r/min ，缓慢加入催干剂，根据出厂黏度指标，适当加入稀释剂。 ・过滤、包装 采用 150 目滤袋的自动灌装，自动过滤，然后自动封盖包装。 1.3 主要性能 研制的金属氟碳防腐涂料经铁道部铁道科学研究院检测，结果见表 3 。 2 结 语 随着国民经济的快速发展，特别是交通枢纽发展，未来将建设更多的桥梁，不同的桥梁所处的环境错综复杂，要求具有高性能、高耐候性的防腐材料。氟碳涂料以超常的耐候性、卓越的防污染、优良的耐化学介质腐蚀、良好的物理机械性能以及品位典雅的装饰性能，在众多涂料中脱颖而出。相信桥梁在使用氟碳涂料做面漆的复合涂层体系作保护后，腐蚀会得到有效的控制，桥梁的使用寿命会大大延长，并且延长修复周期。因此该项目的研制成功对公铁桥梁的建设一定会起到很好的促进作用，并取得明显的经济效益和社会效益。目前该产品已通过铁道部铁科院的检验和认可，在国内首次使用在宜万线万州长江大桥、宣杭线沿线拱桥上，并获得一致好评。 表 3 性能测试 项 目 性能指标 结 果 容器中状态 无硬块搅拌后呈均匀状态 无硬块搅拌后呈均匀状态 干燥时间 表干 /h ≤ 2 < 2 实干 /h ≤ 24 < 24 细度 /μm ≤ 30 28 流出时间( ISO6 # 杯) /s ≥ 40 58 不挥发物含量 /% ≥ 60 65.4 铅笔硬度 ≥ 1 H 1 H 附着力(拉开法) /MPa ≥ 12 13.5 耐冲击性 /cm ≥ 50 > 50 耐洗刷 / 次 ≥ 15 000 > 15 000 弯曲性能 /mm ≤ 1 1 耐化学药品性 (常温 20 d ) 15% 硫酸 不起泡、不起皱、不脱落 不起泡、不起皱、不脱落 15% 氢氧化钠 双组分涂料适用期 /h ≥ 5 5 耐盐雾 (3%NaCl)/h 1 000 > 1 000 耐人工加速老化实验 5 000 h ，变色≤ 2 级 , 粉化≤ 1 级，无龟裂、脱落，不起泡 5 000 h ，变色 2 级 , 粉化 1 级，无龟裂、脱落，不起泡。 |
