技術交流


對氯化橡膠涂料的評價 

江蘇瑞和新材料有限公司董事長   羅睿軼

中國涂料工業協會專家委員會  李敏風

 

摘要:

1、氯化橡膠涂料的發展趨勢

2、氯化橡膠涂料的優缺點

3、重點闡述了氯化橡膠涂料的嚴峻要求,如制造環保法、降低VOC、擴大應用范圍等

4、提高涂層使用壽命是最大的節能與環保

 

  • 氯化橡膠涂料的發展趨勢

以前,氯化橡膠(Chlorinated Rubber)樹脂是天然橡膠等在氯仿或四氯化碳中于80~100℃氯化而成的。上世紀60年代,氯化橡膠涂料逐步代替硝基、過氯乙烯、醇酸······得到了迅速發展。特別是60年代后,厚膜型氯化橡膠涂料出現,加上無氣噴涂技術的使用,使一次噴涂的膜厚從35um上升到80um;氯化橡膠被廣泛應用于現代重工業防腐領域。上世紀60年代,為了滿足國防軍艦提速,由化工部和海軍發起組織國內一些有聲望的涂料廠家,成立了“418” 船舶涂料科研協作組。以船底防污涂料研究為主,在70年代成功研制了氯化橡膠系列的艦船防腐和防污涂料,氯化橡膠樹脂在海洋艦船、海洋平臺等的防護與防腐發揮著重要作用。

2000年前,在集裝箱行業,以氯化橡膠為面漆的集裝箱外側必須通過美國Konstculdt實驗室八個項目、十三種試驗的檢測總評分超過120分(滿分130分),取得合格證后,滿足了外側漆膜保證五年的質量要求,才能用于制造國際標準集裝箱。

在船舶行業,氯化橡膠涂料的應用更為普遍。直到現在,從新造船船殼水線漆、克令吊等船舶輔件,到船舶修理,均離不開氯化橡膠涂料。

1993~2004年期間,上海的黃浦江上造了四座大橋,其中南浦、楊浦、徐浦三座大橋的鋼桁梁漆膜外側用的都是氯化橡膠面漆。在2008年南浦大橋大修時,有關工程技術及施工人員發現30~40%的氯化橡膠面漆還牢固的附在上面,(拉開法>3.0Mpa),因此采用了美國RBM的Rastolenum9100環氧低表面處理涂料,可用在牢固的氯化橡膠漆表面,達到節能、環保的良好效果。又如1996年上馬的寧波招寶山大橋是混凝土大橋,建造初期結構上出現了嚴重的問題。在涂層配套方案上,也采用了重防腐材料——氯化橡膠中層漆、面漆,效果十分良好,直到2017年底才開始第一次大修。

氯化橡膠樹脂本身無味無毒無害,由于它的生產工藝是使用了四氯化碳溶劑,而四氯化碳是消耗臭氧層的物質。根據《蒙特利爾議定書》實施《保護臭氧層維也納公約》,中國在2010年對消耗臭氧層的四氯化碳進行具體控制,根據協議關閉了國內所有使用四氯化碳溶劑生產的氯化橡膠廠家。從此,國人將對破壞臭氧層物質的四氯化碳溶劑誤認為氯化橡膠樹脂為不環保有毒,從此氯化橡膠樹脂被蒙上了不白之冤,也糟了“難”,漸漸的從一些領域的應用中被強行取代和消失。

國際集裝箱標準化委員會下令將氯化橡膠外面漆全部改成丙烯酸外面漆。外資船東在船舶設計中,也取消了氯化橡膠面漆等,寧可用比氯化橡膠涂料差的醇酸涂料,取而代之的是丙烯酸、聚氨酯,甚至更高檔的聚硅氧烷涂料。橋梁、建筑鋼構等采用的面漆也是聚氨酯、氟碳和聚硅氧烷涂料。

江蘇響水縣瑞澤化工有限公司經過大量的溶劑篩選及復配,成功開發了非四氯化碳溶劑法的環保型氯化橡膠樹脂生產工藝,2007年,該生產工藝獲得了國家發明專利,也通過了專家環保論證和環保評審。新溶劑法生產氯化橡膠工藝的投入生產,填補了中國的氯化橡膠的市場需求。

近十年來,國內新造船、修船行業大量應用了氯化橡膠涂料,化工系統中的鋼結構、混凝土新建、大修工程,也使用了大量的氯化橡膠涂料。如2016年東華工程公司在河北正元化工公司的EPC項目中,也設計指定使用氯化橡膠面漆;最近天津海洋設計院在探討海洋平臺大修配套方案時,也涉及到使用施工性能優良的氯化橡膠涂料。

目前江蘇瑞和新材料股份有限公司的氯化橡膠樹脂產量高達5000噸,源源不斷供應給“開林”“開明”“長江”“魚童”“飛鯨”“飛輪”“蘭陵”“海悅”“金陵”“金魚”“金盾”等涂料廠家。可生產氯化橡膠涂料約3萬噸,氯化橡膠市場呈現一片欣欣向榮的景象。氯化橡膠涂料同聚氨酯、氟碳涂料一樣,本身無毒性,而且價廉物美,現按我國的實際情況,對氯化橡膠涂料及其配套作一一分析,供同行參考。

  • 氯化橡膠涂料的優缺點:

1  采用氯化橡膠涂料及相關配套,有下列優越性:

  • 氯化橡膠涂層有較好的耐水性和防腐性能,因此它的涂層對水、氣、透過率較低,僅為醇酸的十分之一。在IS012944-2007國家標準中的第五部分規定涂裝配套方案中就有氯化橡膠涂料。在Cs-1,嚴重的腐蝕環境中,氯化橡膠涂料配套涂層有大于十五年的使用壽命。氯化橡膠涂料還可用在干、濕交替區的鋼結構表面,如船殼、混凝土表面。
  • 氯化橡膠涂料有良好的附著力

氯化橡膠底漆與經過拋(噴)砂處理的鋼材表面附著力較好;

氯化橡膠中層漆、面漆與環氧等底漆的附著力也十分良好;氯化橡膠涂層維修方便,可復涂氯化橡膠類、丙烯酸類、油性類涂料和各類防污涂料。

  • 由于氯化橡膠涂料在化學上的惰性,涂層在化工大氣有優良的耐酸性、耐堿性,甚至可以直接用于混凝土結構堿性底材上,此外,涂層還有一定的耐礦油的特性。
  • 施工性能優異

氯化橡膠是單組份涂料,干燥迅速。施工溫度范圍在-5℃~40℃,

無最大涂表間隔限制。適宜于無氣噴涂法,必需時可加熱噴涂,漆料溫度控制在35~40℃范圍內,可不加或少加稀釋劑,達到減少有機溶劑揮發之目的。

在自動噴漆流水線上,氯化橡膠涂料可以“濕對濕”噴涂提高生產效率。

  • 氯化橡膠涂料有優異的耐陰極保護能力。

2  氯化橡膠涂料的缺點:

2.1 鑒于氯化橡膠涂料自身的化學特性,作為防腐涂料有其不足

之處;在干燥環境下,130℃時即會分解;在潮濕環境下60℃就會開始分解,使用溫度不宜高于60-70℃。

2.2 氯化橡膠涂層不耐芳烴和某些溶劑;不能長期接觸動植物油和脂肪,漆膜會軟化膨脹。

2.3 涂層易褪色、變色

2.4 化學品貯罐和化工設備內壁不宜使用氯化橡膠涂料,化學品的水浸溶會破壞涂層。

2.5 氯化橡膠涂料基本上做不到“水性化”,常規產品的VOC達到460~500g/l。

3  對氯化橡膠涂料的嚴峻要求

3.1 氯化橡膠樹脂的制備必須符合環保法規:

目前,有兩種方法制備氯化橡膠樹脂。一是寧波裕隆公司的水相法。第二種是非四氯化碳溶劑法新技術。代表廠家有江蘇瑞和新材料股份有限公司(由響水瑞澤化工有限公司發起設立)自主開發了非四氯化碳溶劑法生產氯化橡膠樹脂的新工藝。

3.2 提高氯化橡膠涂料的固體含量,降低VOC;

目前,我國重防腐溶劑型涂料約占50%份額。提高它們的固含量,降低VOC是重防腐涂料環保化的主攻方向。其中,也包括了氯化橡膠涂料。雖然氯化碳涂料的固含量比從前有所提高,但總體是較低的,廠際的差距也十分明顯。見表一。

表一 兩種氯化橡膠面漆部分性能比較

序號

名稱

體積固含量%

40um D.F.t 理論涂布率g/m²

VOC g/t

1

CR TOP1

37

114

>500

2

CR TOP2

46

74

<460

從上表可見,CR T0P2具有較高的環保性能和性能價格比。

無論氯化橡膠樹脂廠,無論涂料廠家都應該加強研究,降低氯化橡膠涂料VOC含量是擺在我們前面最主要的任務,必須達到國家免稅所規定420g/L的需求,接近氟碳、聚氨酯涂料的VOC量。

在最近頒布的國家文件,對溶劑型產品中的VOC含量要求作了具體的規定。見表二。氯化橡膠涂料還是可以做到在650g/l以下的。

表二  溶劑型產品中VOC含量要求規定

產品類別

主要產品類型

含量限值(g/l)

船舶涂料

防污涂料

底漆

面漆

≦550

≦550

≦650

工業防腐涂料

鋼結構防腐涂料

車間底漆

≦650

單組分涂料

≦650

雙組分涂料

≦500

防火涂料

≦400

特種涂料(耐高溫、耐化學品)

≦600

 

3.3 切實加強對氯化橡膠涂料研究,擴大應用范圍,在行業里廣泛使用的氯化橡膠底漆有:鐵紅防銹漆、鋁粉防腐云鐵中層漆(防銹漆)等,除了氯化橡膠面漆外,還有價格低廉,光澤度醇酸改性氯化橡膠面漆。部分涂料生產廠家還在試驗,如將氯化橡膠配合環氧脂氯化橡膠、丙烯酸面漆等······以改進氯化橡膠涂層的耐候性、物理力學性能。除了在船舶、建筑鋼結構、海洋平臺、化工行業等應用之外,值得一提的是在混凝土都可大量使用氯化橡膠中層漆、面漆。見表三。

表三   混凝土表面氯化橡膠配套表

序號

涂料類型

規定膜厚

道數

持久性

1

環氧封閉漆

40

1

大于15年

2

環氧膩子

 

 

3

氯化橡膠中層漆

100

2

4

氯化橡膠面漆

80

2

 

目前,混凝土占橋梁涂裝面積三分之一,修理的各種混凝土結構也逐漸擴大;特別是環境氣溫低于0℃時,水性涂料、溶劑型環氧涂料都無法施工時,氯化橡膠涂料可發揮它的作用,順利施工。

除高速公路公司外,氯化橡膠馬路標線漆在新建機場、城市道路上的用量也是很大的,實踐證明,氯化橡膠馬路標線漆在附著力、干燥時間,施工性能上都優于丙烯酸馬路標線漆。

在上海三菱電梯公司應用氯化橡膠底漆作為鋼結構保護漆膜后,近二十年來,得到了迅速的推廣,氯化橡膠涂料廠家,應抓住這個商機,千方百計增加氯化橡膠涂料的應用范圍。

四、貫徹IS012944-2007國際標準,增加涂層壽命:

在IS012944-2007國際標準中,不僅有對典型大氣環境的分類,也有相對應配套環境下,涂層設計方案,也敘述了涂層使用壽命的概念與判定方式,氯化橡膠涂料也是重防腐涂料,它也可以依據SI012944-2007文件精神,參與不同年限的涂層設計。見表四。

表四  C4C5-1涂層配套方案

(1)對應C4腐蝕腐蝕等級的涂層配套系統(見表)

系統編號

配套方案

NDFT

um

期望

耐久性

底漆um

中層漆um

面漆um

A4-05

氯化橡膠底漆80

氯化橡膠中層漆80

氯化橡膠面漆80

240

L(5年)

A4-07

環氧底漆100

氯化橡膠中層漆2道100或環氧中層漆100

氯化橡膠面漆80

280

M(10年)

A4-12

環氧富鋅底漆

環氧中層漆100

氯化橡膠面漆801

260

H(>15年)

(2)對應C5-1腐蝕等級的涂層配套方案

系統編號

配套方案

NDFT

um

期望

耐久性

底漆um

中層漆um

面漆um

A31-01

環氧底漆80

環氧中層漆80

氯化橡膠面漆80

240

L(5年)

A31-06

環氧富鋅底漆80

環氧中層漆160

氯化橡膠面漆

320

H(>15年)

 

提高涂層使用壽命是涂裝的最終目的。它是涂料、涂料配套、涂裝的主要技術指標。它是指涂裝施工結束后,到第一次大修的期限,同時參照IS04628-3國際標準,當涂層銹蝕面積達到1%,即達到Ri3級時,開始第一次大修是最經濟、有效的也是最環保的。這些都應該向設計院宣傳,GB39790的基本精神也是與IS012944相同的。

 

 

參考資料:

  • 盧綺敏“石油工業中的腐蝕與防護”北京 化工出版社2001年
  • 劉新“防腐蝕涂料與涂裝應用”北京 化工出版社2008年
  • 李敏風、羅睿軼“氯化橡膠涂料在化工廠鋼結構防腐中的應用”《現代涂料與涂裝》2013年9月
  • IS012944-2004《鋼結構防護涂料系院的防腐蝕與防護》
  • 桂泰江《中國防污涂料100年發展歷程回顧與思考》2016年4月

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