回收泡沫巧妙應(yīng)用于特種涂料中的技術(shù)研究

摘 要：筆者提供了一種利用回收泡沫作為原料的低成本防銹底漆和防火涂料，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域。巧妙利用了回收泡沫作為主要原材料，對其脆性進(jìn)行改性優(yōu)化，拼合防銹顏填料，制作成超低成本的防銹底漆，具有非常優(yōu)異的物理性能的同時，防銹性能及耐化學(xué)性能非常優(yōu)異，并取得了國家專利。同時制作成發(fā)泡型防火涂料，具有非常優(yōu)異的物理性能的同時，防火性能非常優(yōu)異，并取得了國家專利。

關(guān)鍵詞：回收泡沫 防火涂料 防火性能 防銹涂料 防腐性能 耐化學(xué)性能 專利

中圖分類號：TQ630 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（a）-0022-03

隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)以其施工期短、自重輕、強度高等優(yōu)點廣泛的應(yīng)用于建筑行業(yè)中。對于鋼結(jié)構(gòu)防腐是人們重點關(guān)注的對象，而目前市場上70%以上是采用醇酸樹脂、酚醛樹脂制作的防銹底漆進(jìn)行涂裝，但這類型防銹底漆耐化學(xué)性能較差，防腐性能較差，干燥慢，氣味大，冬季施工易流掛。很多涂料廠家為了降低成本，在醇酸防銹底漆中添加聚糖樹脂后添加20%～30%的自來水，這樣大大影響防銹底漆的防腐性能以及遮蓋力，現(xiàn)場施工時采用對人體傷害極大的二氯乙烷、二氯丙烷、甲縮醛以及甲醇，這類型溶劑成本非常低，但是人體接觸后會導(dǎo)致癌癥的產(chǎn)生，同時也對環(huán)境造成了極大的傷害。

然后當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)以其施工期短、自重輕、強度高等優(yōu)點廣泛的應(yīng)用于建筑行業(yè)的同時，在火災(zāi)發(fā)生時，鋼結(jié)構(gòu)在高溫下會失去力學(xué)強度而可能導(dǎo)致坍塌，所以相對于混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能較差。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料可使發(fā)生火災(zāi)時鋼結(jié)構(gòu)的溫度上升緩慢，為救援贏得寶貴的時間。

隨著國家對環(huán)保要求越來越高，相應(yīng)出來《新環(huán)保法》和“消費稅”，使得涂料行業(yè)的利潤空間越來越小，如何降低涂料成本，是現(xiàn)涂料行業(yè)的共同難題，“泡沫”實質(zhì)化學(xué)名稱為發(fā)泡聚苯乙烯和可發(fā)性聚苯乙烯，簡稱為EPS，俗名為發(fā)泡膠（港澳名稱），保利龍（臺灣名稱），泡沫（中國大陸名稱），是由苯乙烯懸浮聚合，再加入發(fā)泡劑而制得。白色珠狀顆粒，相對密度1.05。利用其熱導(dǎo)率低，吸水件小，發(fā)泡性優(yōu)異，耐沖擊振動、隔熱、隔音、防潮、減振，介電性能優(yōu)良等優(yōu)勢。

因泡沫體積大、密度非常小，且耐候性非常好，長期置外，長年不會腐爛，導(dǎo)致泡沫垃圾處理起來非常麻煩，很多地方只能采用焚燒方法處理，這樣給環(huán)境造成非常大的影響。為了減少對垃圾泡沫處理而造成對環(huán)境的污染，充分利用了垃圾泡沫自身的各種優(yōu)異特性分別制作出以下兩種特種涂料，（1）將其“耐化學(xué)性優(yōu)異”的性能應(yīng)用于防銹底漆中，利用垃圾泡沫為主要原材料，變廢為寶，同時借用環(huán)氧樹脂和氯化石蠟進(jìn)行韌性及附著力優(yōu)化，從而形成了耐化學(xué)性優(yōu)異的防腐防銹保護(hù)膜。（2）將其“發(fā)泡性優(yōu)異”的性能應(yīng)用于防火涂料中，利用垃圾泡沫為主要原材料，變廢為寶，同時借用醇酸樹脂進(jìn)行韌性及附著力優(yōu)化，從而形成了可發(fā)泡型的致密防火涂料保護(hù)膜。

本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單，只需要將回收的泡沫采用苯類溶劑將其完全溶解后，采用過濾機過濾即可完成主體樹脂原料的生產(chǎn)，再按照正常的涂料生產(chǎn)工藝進(jìn)行“投料—分散—研磨—調(diào)色/調(diào)漆—包裝”即可完成整個生產(chǎn)過程，通過對比試驗測試，防銹底漆具有耐10%的硫酸、10%的氫氧化鈉、10%氯化鈉溶液浸泡72 h以上無任何異常，耐鹽霧性能可達(dá)到240 h以上無異常，并且成本非常低的優(yōu)勢。防火涂料具有防火性能可達(dá)到2 h以上，并且成本低，性能優(yōu)異。

1 鐵紅防銹底漆的技術(shù)研究

1.1 試驗部分

1.1.1 原料

回收泡沫：回收各類包裝材料所剩余下來的廢棄聚苯乙烯發(fā)泡泡沫；環(huán)氧樹脂（E44岳化）；氯化石蠟（52#鹽城雙鴻化工）；鐵紅粉（190D 河南新鄉(xiāng)）；氯化橡膠（CR10浙江奉化）；磷鐵粉（B-500常州眾普）；分散劑（5065 EFKA）；有機膨潤土（HY-758 浙江虹宇）；硅油（江蘇創(chuàng)基新材料）；填充料（600目重鈣、500目硫酸鋇、800目滑石粉）；混合溶劑是二甲苯、甲苯、丁酯、乙酯、正丁醇按等比例混合而成。

1.1.2 試驗配方（見表1）

1.1.3 防銹底漆制備

（1）取一定量混合溶劑，將回收泡沫溶解成30%（w/w）的溶液；同時將氯化橡膠溶解成30%（w/w）的溶液，均加入生產(chǎn)缸中；

（2）采用混合溶劑將有機膨潤土配制成10%的防沉預(yù)制漿；采用二甲苯將硅油原液配制成1%的硅油溶液；

（3）加入環(huán)氧樹脂和氯化石蠟樹脂，邊攪拌邊加入分散劑，攪拌均勻；

（4）邊攪拌邊加入氧化鐵紅粉、重鈣、滑石粉、硫酸鋇、10%防沉預(yù)制漿以及1%硅油，再采用1000轉(zhuǎn)/分高速分散30 min；

（5）采用臥式砂磨機研磨至細(xì)度達(dá)到45～50 μm；

（6）加入磷鈦粉，采用1000 r/min攪拌20 min，采用余下的混合溶劑將粘度調(diào)整至120-150S（T-4杯，25 ℃）。

1.1.4 樣板制備

（1）鋼板選擇：鋼板采用Q235鋼材作為底材，尺寸為150 mm*75 mm*1 mm；

（2）底材處理：先采用溶劑將表面進(jìn)行清洗干凈，然后采用1000目砂紙進(jìn)行打磨處理，確保鋼材表面徹底清除干凈；

（3）按規(guī)定將7個樣品采用混合溶劑按照油漆：混合溶劑=1：0.2-0.4（重量比）進(jìn)行稀釋；

（4）采用噴涂的方式進(jìn)行涂裝，耐鹽霧性、耐化學(xué)性測試干膜厚度控制在60～80 ?m，室溫條件下養(yǎng)護(hù)7 d后進(jìn)行性能測試；

（5）物理性能測試板，采用馬口鐵片噴涂的方式制板，漆膜厚度控制在20～30 μm，室溫條件下養(yǎng)護(hù)2 d后進(jìn)行測試。

1.1.5 性能測試

測試項目檢測方法：漆膜厚度依照 GB/T13452.2，干燥時間依照GB/T1728，附著力依照GB/T1720，光澤依照GB/T9754，耐沖擊依照GB/T1732，韌性依照 GB/T11185，耐化學(xué)性能依照GB/T1763，耐水性依照GB/T1733，耐鹽浸泡依照GB/T10834，耐候性依照GB/T23987，耐鹽霧性能測試GB/T1771。

1.2 結(jié)果與討論

1.2.1 檢測結(jié)果（見表2）

1.2.2 配方設(shè)計分析

（1）回收泡沫的量越大，相當(dāng)于環(huán)氧樹脂的比例越大時，漆膜干性越快，但韌性和沖擊相應(yīng)變差一些；但對防腐性能影響不大；

（2）通過對回收泡沫、氯化橡膠、環(huán)氧樹脂、氯化石蠟的比例調(diào)整，使其達(dá)到優(yōu)異的附著力、耐化學(xué)性以及防腐性能；

（3）其配方中涉及到的各種原材料，只需要產(chǎn)品類型一致，可以采用不同公司的不同品牌的產(chǎn)品進(jìn)行替代，對綜合性能影響根據(jù)實際情況而定。

1.2.3 結(jié)果討論

（1）回收泡沫因為通過回收時會對其清潔度有所影響，所以溶解完成后需要采用過濾機進(jìn)行過濾，確保溶解后的苯乙烯溶液清澈透明，從而不會影響到漆膜的外觀及顏色；

（2）回收泡沫在溶解的過程中，只會因固含越高越難溶解，建議回收泡沫的固含控制在20%～30%，這樣以便于生產(chǎn)操作；

（3）通過試驗來分析，涂料行業(yè)變廢為寶的可能性是完全可以實現(xiàn)的，這樣既降低了涂料成本的同時，也減少了對環(huán)境的污染，并且制作出來的防銹底漆綜合性能均非常優(yōu)異，耐化學(xué)性能非常優(yōu)異，能廣泛用于石油石化鋼結(jié)構(gòu)廠房、設(shè)備、橋梁、機械、機床等產(chǎn)品領(lǐng)域；

（4）實施案例與市場醇酸防銹底漆綜合性能對比情況來分析，從干燥速度、耐化學(xué)性、耐鹽霧性、耐水性等方面均比醇酸防銹底漆要優(yōu)異很多；

（5）此產(chǎn)品比重在1.1～1.2 g/ml，當(dāng)厚度控制在45～55 μm時，理論涂布率在0.15 kg/m2，大型鋼材大約在5.5 kg/t。

2 防火涂料的技術(shù)研究

2.1 原料

回收泡沫：回收各類包裝材料所剩余下來的廢棄聚苯乙烯發(fā)泡泡沫；中油醇酸樹脂（389-9三木樹脂）；氯化石蠟（52#鹽城雙鴻化工）；金紅石鈦白粉（940+鎮(zhèn)江鎮(zhèn)鈦）；三氧化二銻（高純型三氧化二銻婁底華星銻業(yè)）；氫氧化鋁（合肥中科阻燃）；聚磷酸胺（晨旭化工）；季戊四醇（安徽金禾實業(yè)）；三聚氰胺（吳江永和精細(xì)化工）；有機膨潤土（SD-2浙江豐虹）；催干劑（CQ-90上海陶源）；防結(jié)皮劑（甲乙酮肟上海陶源）；有機溶劑是二甲苯、甲苯、丁酯、乙酯、正丁醇按等比例混合而成。

2.2 試驗配方（見表3）

2.3 防火涂料制備

（1）取一定量混合溶劑，將回收泡沫溶解成30%（w/w）的溶液；

（2）加入醇酸樹脂和氯化石蠟樹脂，邊攪拌邊加入分散劑，攪拌均勻；

（3）邊攪拌邊加入鈦白粉、三氧化二銻、氫氧化鋁、聚磷酸胺、季戊四醇、三聚氰胺、有機膨潤土，再采用1200～1800 r/min高速分散15～20 min；

（4）采用臥式砂磨機研磨至細(xì)度達(dá)到 30～35 μm；

（5）加入防結(jié)皮劑、催干劑和余下的混合溶劑，采用300～500 r/min攪拌均勻即可。

2.4 防火涂料耐火性能樣板制備

（1）鋼板選擇：鋼板采用Q235鋼材作為底材，尺寸為150 mm*75 mm*1 mm；

（2）底材處理：先采用溶劑將表面進(jìn)行清洗干凈，然后采用0#砂紙進(jìn)行打磨處理，確保鋼材表面徹底清除干凈；

（3）按規(guī)定將5個樣品采用混合溶劑按照油漆：混合溶劑=1：0.1-0.2（重量比）進(jìn)行稀釋；

（4）采用刷涂的方式進(jìn)行涂裝，防火涂料干膜厚度控制在4～5 mm，室溫條件下養(yǎng)護(hù)7d后進(jìn)行防火性能測試；

（5）物理性能測試板，采用馬口鐵片噴涂的方式制板，漆膜厚度控制在20～30 μm，室溫條件下養(yǎng)護(hù)2 d后進(jìn)行測試。

2.5 性能測試

測試項目檢測方法：漆膜總厚度依照GB/T13452.2-2008，干燥時間依照GB/T1728-1979（1989），附著力依照 GB/T1720-1979（1989），光澤依照GB/T9754-1988，耐沖擊依照GB/T1732-1993，韌性依照GB/T11185-2009，防火性能依照GB12441-2005。

3 結(jié)果與討論

3.1 檢測結(jié)果（見表4）

3.2 配方設(shè)計分析

（1）回收泡沫的量越大，相當(dāng)于醇酸樹脂的比例越大時，漆膜干性越快，但韌性和沖擊相應(yīng)變差一些；但對耐火性能影響不大；

（2）通過對阻燃劑的成分的比例調(diào)整，只要在控制的比例范圍之內(nèi)，對耐火性能影響不大；

（3）其配方中設(shè)計到的各種原材料，只需要產(chǎn)品類型一致，可以采用不同公司的不同品牌的產(chǎn)品進(jìn)行替代，對綜合性能影響根據(jù)實際情況而定。

3.3 結(jié)果討論

（1）回收泡沫因為通過回收時會對其清潔度有所影響，所以溶解完成后需要采用過濾機進(jìn)行過濾，確保溶解后的苯乙烯溶液清澈透明，從而不會影響到漆膜的外觀及顏色；

（2）回收泡沫在溶解的過程中，只會因固含越高越難溶解，建議回收泡沫的固含控制在15%～20%，這樣以便于生產(chǎn)操作；

（3）通過試驗來分析，涂料行業(yè)變廢為寶的可能性是完全可以實現(xiàn)的，這樣既降低了涂料成本的同時，也減少了對環(huán)境的污染，并且制作出來的涂料綜合性能均非常優(yōu)異，防火性能非常優(yōu)異。

4 結(jié)語

筆者主要介紹了一種利用回收泡沫作為主要原材料制成的低成本防銹底漆及防火涂料的方法，變廢為寶，在減少對環(huán)境污染的同時，大大降低了成本，通過成本核算，實施例1～實施例7制作的防銹底漆，原材料成本可以控制在4.5元/kg以內(nèi)，此產(chǎn)品筆者于2013年8月15日向國家專利總局申請，于2015年7月授權(quán)，專利號為：CN 103483934A。實施例8～實施例12制作的防火涂料，原材料成本可以控制在10元/kg以內(nèi)，此產(chǎn)品筆者于2012年10月26日向國家專利總局申請，于2014年12月9日授權(quán)通知，專利號為：CN102876210A。防銹底漆從申請專利之日開始，就已經(jīng)轉(zhuǎn)化成實際產(chǎn)品投入生產(chǎn)，到目前為止，量產(chǎn)時間已經(jīng)超過2年，原廠家（江蘇華夏制漆科技有限公司）通過多種途徑進(jìn)行泡沫的回收，據(jù)不完全統(tǒng)計，通過各種途徑回收泡沫已經(jīng)達(dá)到近6000 kg，分別生產(chǎn)低成本防腐防銹底漆近100 t和防火涂料50 t，共創(chuàng)造產(chǎn)品價值為100萬。

參考文獻(xiàn)

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