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      球墨鑄鐵管用高氯化聚乙烯防腐涂料的制備

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      0 前言
      球墨鑄鐵管是城市供排水用的重要基礎設施之一,隨著中國城鎮化步伐的加快,球墨鑄鐵管的需求量日益增多。目前國內球墨鑄鐵管廠普遍使用的外表面防腐形式是瀝青防腐涂料,其涂膜雖然耐水性能優異,但是在耐候性、防腐性、快干性及硬度等性能方面不足,在貯存期間就經常出現涂膜失光、剝落及鑄鐵管生銹現象。因此,國內很多鑄鐵管廠家開始逐漸采用高氯化聚乙烯防腐涂料作為外表面防腐涂層。
      高氯化聚乙烯樹脂是由聚乙烯深度氯化的高分子聚合物,含氯量可達60%~70%,具有良好的耐水性、耐候性能、耐臭氧性能、阻燃性、耐化學品性和一定的耐油性能。HCPE樹脂對于水汽、氧氣及離子的滲透性低,因此能夠有效地防止腐蝕介質的滲透,從而對底材起到良好的隔離封閉保護作用。另外,HCPE樹脂具有較好的性價比、施工方便、涂裝不受季節限制、可低溫固化、重涂性好等特點。特別是采用三元共聚的方法制得的高性能HCPE,混溶性能方面得到大大提高。但高氯化聚乙烯涂膜較脆,因此在實際應用過程中常常添加柔性樹脂以改善涂膜的性能,一般加入醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、氯化石蠟和增塑劑等進行改性。
       
      1 試驗部分
      1.1 原料及配方(見表1)
      HCPE防腐涂料配方
      1.2 操作工藝
      (1)將部分溶劑、丙烯酸樹脂、10%有機膨潤土漿、分散劑混合均勻;
      (2)高速分散炭黑、磷酸鋅、絹云母、氧化鋅、滑石粉,研磨至細度達到要求指標;
      (3)在攪拌狀態下,依次加入預先溶解好的高性能高氯化聚氯乙烯樹脂液、氯化石蠟及助劑,分散均勻后,用甲苯調整到合適黏度。
      1.3 涂料性能指標
      所制的涂料性能如表2所示。
      HCPE防腐涂料配方
      2 結果與討論
      2.1 主要成膜物HCPE的選擇
      與一般的HCPE相比,高性能HCPE經三元共聚而得,在主鏈上連接了兩個官能團,降低了分子微觀規整性,改進了與改性樹脂的相容性;另一方面,由于需保證涂料的高固含量以確保一次性噴涂厚度要求,就必須選用低黏度樹脂。目前一般采用黏度(涂-4杯,25 ℃)小于20 s的高性能HCPE(20%的甲苯樹脂溶液)。
      2.2 改性樹脂的選擇
      高性能HCPE樹脂單獨成膜較脆,須經其他柔性樹脂進行改性,以提高其柔韌性、附著力等機械性能。通常選用的改性樹脂有熱塑性丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂、環氧酯樹脂等。環氧酯樹脂耐候性能較差,涂膜易失光及粉化;醇酸樹脂及聚酯樹脂雖然耐候性稍好,但是干燥速度太慢,涂膜很容易產生壓痕,影響鑄鐵管外觀,滿足不了球墨鑄鐵管連續流水線自動化作業的要求。而熱塑性丙烯酸樹脂在耐候性及快干性方面都有優勢,能保證鑄鐵管噴涂30min后涂膜無明顯壓痕,因此其是應用鑄鐵管HCPE防腐涂料中改性樹脂的最佳選擇。
      2.3 增塑劑的選擇
      為更進一步增進涂膜的柔韌性及附著力,添加增塑劑是一種顯著有效的辦法。合適的增塑劑必須增塑效果明顯、與樹脂混溶性好及易溶于體系等以保證物料的穩定。目前常用的增塑劑有氯化聯苯、二丁酯、二辛酯、氯化石蠟等。綜合考慮,選用價格便宜、耐腐蝕性佳的氯化石蠟(含氯量52%)為好。
      2.4 助劑的選擇
      由于球墨鑄鐵管需一次性厚涂,因此涂膜易產生流掛問題。常用的抗流掛劑為有機膨潤土、聚酰胺蠟、氫化蓖麻油及氣相二氧化硅,本文通過合理制作工藝,選用價格便宜的有機膨潤土即可達到防流掛效果。另外,由于鑄鐵管表面粗糙,常有灰塵及渣滓,噴涂時涂膜易產生魚眼等弊病,通過選用底材潤濕劑、流平劑等,即可解決這方面問題。
      2.5 顏填料的選擇
      為提高防腐涂料的防腐性能、使用壽命及機械強度等性能,常添加一些顏填料。本文通過選用低重金屬、低污染和防銹能力較好的防銹顏料磷酸鋅及氧化鋅,以提高涂膜的復合增效防腐能力。選用片狀顏料云母粉,目的為減少水蒸氣的滲透及抵擋紫外光對涂膜的破壞。選用滑石粉,一方面為了降低成本,另一方面是其不易沉淀,并可使其他顏料懸浮,即使沉淀也易攪起。
       
      3 結語
      本文選用三元共聚法生產的高性能HCPE與熱塑性丙烯酸樹脂進行混拼,制得的防腐涂料具有優異的耐候性能、耐腐蝕性能及干燥速度快等優點,且具有低黏度、高固體分及成本適中等特性,較好地解決了在較低成本的基礎上提高球墨鑄鐵管防腐涂料產品防腐蝕、快干性及耐候性能的技術難題,可作為傳統的球墨鑄鐵管用瀝青防腐涂料的升級換代產品,市場應用前景十分廣闊。
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