重防腐涂料及其應用探析

婁培亮

（1.江蘇省地質礦產局第五地質大隊，江蘇 徐州 221000；2.徐州大光涂料廠，江蘇 徐州 221000）

1 重防腐涂料概述

在石油化工企業生產過程中，設備、管道系統的運行往往受到腐蝕介質、外部環境等的影響而出現嚴重的腐蝕問題，尤其是腐蝕介質濃度、溫度的變化，是導致石油化工企業生產中出現腐蝕問題的重要因素[1]。重防腐涂料是在較為嚴峻的腐蝕環境下使用的防腐底漆、面漆等的配套涂料，其應用主要是為了應對惡劣腐蝕環境的不良影響，維持和延長生產系統的使用壽命。簡單來說，能適應嚴峻的腐蝕環境、能延長設備使用壽命的涂料都是重防腐涂料。預防腐蝕、延長設備使用壽命也是防腐涂料使用與發展的初衷，至今已涉及工礦、能源、交運、海洋工程等領域，在石油化工生產、礦山冶煉中的應用最為廣泛[2]。其中，富鋅底漆、磷化底漆、聚氨酯樹脂、環氧樹脂等涂料較為常用。在實際應用過程中，重防腐涂料也不斷朝著耐摩擦、耐沖擊、耐高溫、長期性等方向發展，致力于以最少的涂裝次數、最低的涂裝費用獲得較好的防腐效果。

2 常用的重防腐新涂料分析

2.1 鱗片玻璃重防腐涂料

鱗片玻璃指的是厚度為3～4 μm的鱗片狀薄玻璃制品。在實際應用過程中，往往采用合成樹脂的混合材料作為添加材料，與環氧類樹脂、聚酯類樹脂等配合使用，涂抹厚度達1 mm，涂料層中層疊的玻璃鱗片為120～150片，能有效防治腐蝕性離子與雨水對金屬的浸透。鱗片玻璃涂料的使用需要事先在金屬表面涂抹一層打底材料，然后涂抹鱗片玻璃涂料，厚度控制在200～1 000 μm[3]。這種重防腐涂料在海上石油鉆井平臺、工業原油存儲中得到了較為廣泛的應用，防腐能力甚至長達幾十年。我國自主研發的鱗片玻璃重防腐涂料很好地發揮了玻璃與耐腐樹脂的優勢，成為較好的襯里材料，將其涂在金屬表面能形成性能較好的防腐涂層，在石油化工生產等領域發揮了十分重要的作用。同時，玻璃鱗片樹脂在容器密封、設備修補等方面也得到了較好的應用。

2.2 環氧重防腐涂料

環氧重防腐涂料主要采用環氧樹脂作為漆基，將特種橡膠、瀝青材料、石油樹脂等混入其中，優化涂料的性質，然后加入顏料、填料、助劑、固化劑等，形成雙組分重防腐涂料。環氧重防腐涂料的使用是基于物理防腐原理，較為常見的環氧重防腐涂料包括環氧煤瀝青、環氧云鐵、環氧玻璃鱗片涂料等。這種防腐涂料的應用能形成致密性較好的抗滲透性漆膜，能在鋼鐵表面與水氣、氧氣、腐蝕介質之間形成有效的阻隔，避免出現腐蝕問題，在酸、堿、鹽等腐蝕環境中的應用效果較為明顯，并且土層的附著能力較好，在實際應用過程中不會產生較大的收縮率，電絕緣性能較好，一次成膜的厚度能達到150～400 μm[4]。環氧重防腐涂料的應用范圍較廣，在海水鉆井平臺、油氣輸送、礦井設施以及其他鋼鐵結構的防腐中應用效果較好。尤其是在埋地管道防腐方面，環氧煤瀝青涂料的應用表現出優越的防銹性與耐化學腐蝕性，并且具備較好的物理機械性能和經濟性。但是，環氧煤瀝青中含有致癌物質成分，會對人體健康產生一定影響，這也是環氧重防腐涂料改進的方向。我國研發的TF無溶劑重防腐涂料也是以環氧樹脂為基料，經過韌性提升改性，與活性稀釋劑、顏料等混合制得的安全、無毒無溶劑型防腐涂料，對不同的腐蝕環境都有較好的適應性，同時避免了溶劑揮發產生的能源浪費與環境污染問題。

2.3 高氯化聚酚烯特種重防腐涂料

高氯化聚酚烯特種重防腐涂料的應用主要是將特種高分子材料改性后，形成在膜物間互相補充、兼容的獨特防腐性能。同時，這種材料也屬于氯化高聚物，在抗光老化、耐酸堿鹽腐蝕等環境中有較好的適用性。在實際應用過程中，高氯化聚酚烯特種重防腐涂料還表現出附著性強、干燥速度快、成膜耐磨等應用優勢，物理機械性能較好[5]。高氯化聚酚烯特種重防腐涂料形成的涂層較為堅韌耐磨，防腐性能穩定，也具備較好的裝飾性，適用范圍較廣。涂料底漆的防銹蝕性能較好，中漆極性之間的吸力與脹溶性使層間高分子實現緊密粘結，在底面漆形成鱗片狀防腐涂層。通過加入重防腐超細填料的方式，形成定向平行重疊的“魚鱗”式搭接，構成封閉的防腐整體，在化工設備防腐與金屬除銹領域有重要應用。

2.4 富鋅涂料

鋅粉是一種活性顏料，富鋅涂料也因此具備活性顏料的性質。一般富鋅涂料的干膜鋅粉質量分數為90%左右，通常作為防腐底漆使用。氯化橡膠、聚苯乙烯、環氧樹脂、聚氨酯等都是較為常用的有機富鋅涂料漆基，堿性硅酸鹽、烷基硅酸酯等是較為常用的無機富鋅涂料的基料。富鋅涂料的耐蝕性、耐磨性、耐水性等應用優勢都比較明顯，在石油化工生產中有重要應用，并表現出較好的應用效果。醇溶性酸鋅底漆、水溶性硅酸鋅底漆、環氧富鋅底漆是具有代表性的無機富鋅涂料底漆類型。在電化學防腐中，無機富鋅涂料有著十分重要的應用，并且由于其中的鋅粉活潑性較強，在出現腐蝕問題時，鋅粉發揮了犧牲陽極的作用，實現了對鋼鐵的有效保護。例如在長輸管道防腐中，水性硅酸鋅的應用能取得較好的防銹效果，將環氧富鋅底漆用于地下管道的防腐保護，也能獲得較好的效果。但是水性硅酸鋅涂料成本較高，并且在底材表面處理方面要求較高，其實際應用范圍受到了限制。在高溫工藝管道中，醇溶性硅酸鋅涂料的適用性更好、防腐效果更明顯。在應用富鋅類涂料的過程中，常溫狀態下的鋅發揮陽極的作用，但是當溫度為76.7～104.4 ℃時，鋅則成為陰極。在腐蝕環境中，鐵作為陽極會先被腐蝕，因此在隔熱管道防腐中，尤其要注意避免鋼管孔蝕。

2.5 含氟涂料

含氟涂料也是常見的重防腐涂料，例如聚三氟乙烯涂料的應用表現出較好的耐強酸強堿性能，在常溫環境中能很好地耐受大部分有機溶劑。例如濃硫酸存儲罐采用了聚三氟乙烯樹脂作為涂料，獲得了較好的防腐效果。在防腐蝕襯里材料方面，我國成功研制出YJ-氟橡膠重防腐涂料，可取代襯里發揮防腐作用，有效解決了高溫環境下的強腐蝕問題，即使環境溫度達到230 ℃，也能正常發揮防腐作用，在﹣40 ℃的低溫下也具備一定的防腐性能，在強酸、強堿、石油產品、烴類、鹽類等介質的防腐中應用效果較好。其采用冷涂的方式，簡單便捷，施工質量較好，維護也比較方便，能取得較好的防腐蝕效果與經濟效益。

3 重防腐涂料的實際應用

3.1 重防腐涂料涂裝施工

在重防腐涂料應用過程中，施工技術指標是比較重要的技術指標，同時也是生產涂料的依據。重防腐涂料涂裝施工性能主要包括體積固含量、一次噴涂干膜厚度、干燥時間、復涂間隔、表面處理要求、邊緣覆蓋率等。近年來，重防腐涂料行業的不斷發展使重防腐涂料出廠說明書的編制對涂裝施工的技術應用說明這一基礎工作予以了高度重視，并且在實際的防腐涂層施工中發揮了至關重要的指導作用。例如我國江蘇一大型水利工程壓力輸水管防腐采用耐磨環氧涂料施工，一次噴涂的干膜厚度在500 μm以上，并且不會出現涂層流掛、開裂等問題，表現出較好的施工性能。我國西安某化工廠研制的改性環氧涂料，采用無氣噴涂的方式，能使邊角、棱角等位置的涂層覆蓋率達到70%，表現出超過國外同類產品的優異性能。

3.2 環保性重防腐涂料的應用

21世紀以前，氯化橡膠面漆是主流的重防腐涂料，占據了船舶、集裝箱、鋼結構工程等防腐市場70%左右的份額。而后由于環保原因，丙烯酸外面漆逐漸在市場上占據較大比例。即便如此，由于管控力度不足，氯化橡膠涂料在化工、船舶、鋼結構等方面的應用仍占據較大比例。為提高重防腐涂料的應用環保性，在氯化橡膠涂料生產方面需加強對水相法、非四氯化碳溶劑法的使用。我國船舶行業中的有毒防污面漆已經被淘汰，環氧瀝青涂料的應用也在逐漸減少。能實現循環利用的醇酸涂料逐漸成為市場主流，并且隨著水性醇酸、高固含量醇酸涂料的研發以及樹脂改性材料在醇酸性能提升方面的應用，醇酸涂料得到進一步的應用與發展。在我國工業涂料中，普通溶劑型涂料的應用占50%左右，如何降低揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的含量、提高重防腐涂料固含量，成為我國當前重防腐環保涂料研究的重要方向。高固體分涂料能有效降低涂料消耗量、減少溶劑揮發以及減輕涂裝工作量，表現出明顯的環保性。其中，無溶劑涂料的應用也表現出較為明顯的應用優勢，包括一次成膜、常溫條件下固化較好、邊緣覆蓋情況較好、能進行無氣噴涂、防腐性能較好。在實際施工過程中，無溶劑涂料不會產生溶劑揮發，使施工條件得到了大幅度改善，施工安全性與施工效率都得到了明顯提升。例如Universal系列高固化集裝箱環氧涂料，在集裝箱防腐涂層中的應用表現出較好的涂層質量，同時有效降低了VOC排放量，表現出較好的節能環保性。

3.3 水性重防腐涂料的應用

3.3.1 水性集裝箱涂料的應用

水性集裝箱涂料的應用主要包括兩個方面。（1）水性環氧富鋅底漆+水性環氧磷酸鋅中層漆+水性丙烯酸面漆的三涂層配套體系，這種水性重防腐涂料在我國中集、新華昌等集裝箱防腐中表現出較好的水性防腐效果，我國深圳維新、北京紅獅的三涂層集裝箱水性涂料也獲得了國際先進水平的認可。（2）水性丙烯酸底漆+水性丙烯酸面漆的兩涂層配套防腐涂料，這種涂料首先應用于我國大連中集的流水線涂裝中，適用性較好，但是由于缺乏環氧富鋅底漆的保護，其在集裝箱中的防腐應用范圍受到了限制。

3.3.2 水性無機富鋅底漆的應用

我國對水性無機富鋅底漆的研發始于20世紀90年代中期，至今已經出現了多家能生產水性無機富鋅底漆的工廠 ，并且生產的水性無機富鋅底漆在我國諸多大型建筑中得到了廣泛應用。當前，水性無機富鋅底漆的應用主要集中在以下兩個方面。（1）建筑鋼結構的防腐。當前，我國約1/3的建筑鋼結構防腐采用水性無機富鋅底漆。這種類型的底漆不但具備較好的防腐涂料性能，而且能和溶劑型環氧中層漆配套使用，適用于無氣噴漆施工，經濟性也較為理想。上海中心的建設則很好地應用了水性無機富鋅底漆，其實際用量達到1.4萬t/a。（2）石油化工生產中的儲罐內壁防腐。水性無機富鋅底漆的應用同時表現出較好的防腐性與耐有機溶劑性，在石油化工儲罐內部防腐中有重要應用，尤其在我國新疆獨山子原油儲罐內壁噴涂、大連長興島原油儲罐內壁防腐中表現出較好的應用效果。

3.3.3 水性丙烯酸彈性涂料的應用

水性丙烯酸彈性涂料的應用表現出較好的防水性、防腐性，當膜的厚度達到1 mm時，延展性提升1倍，可以實現對混凝土裂縫的有效填補。單組分的水性丙烯酸涂料具備底、面兩用性，并且能直接覆蓋在舊的土層表面，即使在彎曲位置也能達到95%以上的覆蓋率，在鋼結構的橋梁維修以及帶銹、潮濕的表面施工方面有較好的適用性，其延展性為200%，可填補水泥上的裂紋。

3.4 低表面處理涂料的應用

低表面處理涂料用于防腐具備較好的節能環保性，也因此得到了廣泛的重視與應用。目前，全球多家公司研發了多種高性能低表面處理重防腐涂料，并且在發電、石化、污廢處理、橋梁施工等鋼結構維修方面得到了廣泛應用，成為一種市場發展趨勢。我國應用的低表面處理重防腐涂料包括環氧類、聚氨酯類、丙烯酸類等，大多具備帶銹、帶濕涂裝的性能，可直接覆涂在各類舊涂層的表面，表現出較強的附著力，施工較為便利并且環保節能性明顯。

4 結語

不同類型的重防腐涂料有著不同的應用優勢與不足，需結合實際需要合理選擇重防腐涂料，同時需要加強對新型環保、節能、高固含量、無溶劑涂料的研發與應用，提高重防腐涂層的應用效果。