目前,相比国外,国内聚脲研发大多局限于传统弹性防水型聚脲,随着聚脲应用越来越广泛,客户对于具有更高强度和硬度要求的刚性防腐聚脲和更高防腐性能的弹性防腐聚脲的需求越来越大,为了满足市场的需求广州秀珀化工股份有限公司研发了刚性防腐聚脲和弹性防腐聚脲,并在防腐工程案例中得以推广应用。
在研发之初,我们收集了相关的防腐聚脲螺旋钢管标准,如化工行业标准HG/T 3831—2006《喷涂聚脲防护材料》和中国石油天然气集团的企业标准Q/CNPC 127—2007《钢质管道聚脲外防腐层技术规范》以及相关的防腐材料的技术标准,如石油工业标准化工业委员会SYT 0413-2002 《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》,对标准进行学习和借鉴。并通过对防腐应用领域客户的调研,了解市场的实际需求,形成研发目标:研发刚性和弹性两种防腐聚脲,对两种材料的力学性能、化学性能进行评价,并结合实际使用条件和环境,完善整体配套的技术方案,以满足聚脲材料能防腐且附着力良好的要求。
1 防腐蚀机理
能在较为严酷的腐蚀环境中使用,可保护底材(主要是钢材)免遭各类腐蚀(电化学腐蚀、化学介质腐蚀、生物污损、大气老化、机械磨损等),以获得相对长期使用的涂料称为防腐涂料。防腐涂料是在严酷使用环境下的保护涂料,涂层的防腐蚀功能大致分为2种:一种是防止涂层外部的腐蚀性物质侵入底材;另一种是依靠防腐颜填料起到抑制腐蚀的作用。由于聚脲快速固化和高温高压喷涂施工的特点,体系中基本上不含颜填料,因此从传统防锈颜填料方面抑制腐蚀的方案在此不作特别研究。
本文主要从涂层的屏蔽隔绝作用方面探讨聚脲涂层的防腐蚀机理。涂层的屏蔽作用在于使基体和环境隔离以免被腐蚀。根据电化学腐蚀原理,带涂层保护的金属所发生的腐蚀,是因为在涂层和金属的界面存在水、氧、离子等,且存在离子流通(导电)等途径。因此,要防止金属发生腐蚀,就要求涂层具有更好的屏蔽隔绝作用,阻挡水、氧和离子从外界腐蚀环境渗透过涂层而到达金属界面。所以涂层的屏蔽隔绝作用的优劣决定于涂层的抗渗透性。
2 提高耐腐蚀的配方设计
提高聚脲涂层的致密性可以最大程度地减少外界腐蚀介质入侵的途径,使聚脲材料表现出优异的耐化学介质性能,从而广泛用于各种防腐保护领域。涂层的致密性不是一个绝对的指标,总会有腐蚀介质渗透进漆膜的底层。当漆膜的内应力超过附着力而起泡离开基材表面即丧失了保护作用,开始腐蚀。因此,良好的防腐蚀漆膜除了能屏蔽水、氧、离子透过外,还必须具有并保持高度的附着力。