Estado de la investigación de recubrimientos anticorrosivos a base de agua
1 Pintura acrílica al agua
Actualmente hay poca investigación sobre sistemas acrílicos puros monocomponente. Los sistemas acrílicos puros generalmente se modifican con diferentes monómeros funcionales, como la modificación con estireno. El sistema de polímero acrílico/estireno resultante se puede utilizar para formular recubrimientos anticorrosivos duros. Yanai Hidenor et al. primero polimerizaron monómeros de acrilato que contenían grupos epoxi y grupos hidroxilo para obtener intermedios de poliacrilato, y luego los condensaron con oligosiloxanos que contenían grupos glicidilo y grupos silano hidrolizables para obtener recubrimientos acrílicos de silicona de curado a baja temperatura de un solo componente. La película densa ha mejorado significativamente la resistencia al agua, la resistencia a la intemperie, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la tracción. La serie de pinturas epoxi/acrílicas de dos componentes a base de agua MAINCOTEAE-58 desarrollada por la empresa estadounidense Rohm & Hass utiliza resina epoxi E-12 como material base y peróxido de benzoílo (BPO) como iniciador. La resina epoxi se polimeriza en el. Proceso de polimerización acrílica. Se injerta en la cadena molecular de acrilato y el grupo epoxi no abre el anillo. La reacción de curado es una reacción de adición de doble enlace. La emulsión de dos componentes resultante tiene buena estabilidad, largo tiempo de almacenamiento y película de recubrimiento densa. , buena resistencia al agua y al desgaste. Y buena resistencia a la intemperie, alto brillo. Alemania ha desarrollado recientemente un nuevo tipo de pintura antioxidante con excelente rendimiento, que es una pintura anticorrosión acrílica modificada con epoxi.
Los académicos y trabajadores de I+D de mi país nunca han dejado de investigar los acrilatos. Pan Zuren y otros estudiaron emulsiones poliméricas utilizando ciertos polímeros que contienen aminoácidos como agentes reticulantes, como resinas amino, resinas epoxi, poliuretanos, etc. Las películas de recubrimiento tienen excelente compacidad, resistencia al agua, resistencia a la intemperie y retención de color y brillo. retención. Yang Xinge seleccionó la polimerización de radicales libres de ácido acrílico y acrilato de n-butilo para producir una emulsión de acrilato, y agregó nano-TiO2 para producir un recubrimiento antibacteriano nanoacrílico a base de agua, que tiene excelente anticorrosión, resistencia a la intemperie, resistencia a las bacterias y a los disolventes. Resistencia fuerte.
2 Recubrimientos epoxi base agua
La investigación sobre los recubrimientos anticorrosivos epoxi base agua ha pasado por varias etapas: el sistema epoxi base agua de primera generación se emulsionó directamente con Emulsionantes, principalmente polietileno. El alcohol vinílico es un emulsionante y se han iniciado investigaciones sobre el uso de aductos de poliamidapoliaminas y compuestos epoxi, éteres de polietileno, etc. como emulsionantes. El sistema epoxi a base de agua de segunda generación utiliza un agente de curado soluble en agua que contiene grupos epoxi para emulsionar la resina epoxi soluble en aceite y aparece la resina epoxi autoemulsionante. El sistema epoxi a base de agua de tercera generación fue desarrollado con éxito por la American Shell Company después de muchos años de investigación y desarrollo. La resina epoxi y el agente de curado de este sistema están relacionados con los indicadores de rendimiento de los recubrimientos formulados con tensioactivos no iónicos. puede alcanzar o exceder la pintura a base de solvente.
Desde los años 70 se han ido introduciendo continuamente en el extranjero nuevas tecnologías sintéticas y productos de recubrimiento anticorrosión, como la serie de resinas epoxi a base de agua WATERPOXYl401, 1455, etc. de la empresa alemana Henkel, y el agua agente de curado epoxi a base de aguaPOXY751, 755, etc., EPIREZ3510-W-60 y EPI-REZW-5l, etc. de US Shell Company, Devran230, 240QC, Devchem252 y Devran188 son todos representantes de epoxi eficaz sin disolventes; resinas.
Muchas universidades e institutos de investigación científica de mi país han realizado investigaciones sobre recubrimientos anticorrosivos epoxi a base de agua, Song Beibei de la Universidad Tecnológica del Sur de China y otros utilizaron poliéster dendrítico hiperramificado BoltornTMH20 (B-OH) y. Se transesterificó acetoacetato de terc-butilo (t-BAA) para preparar B-OH terminado en acetoacetato, lo que permitió que el grupo metileno del grupo acetoacetato de BBA sufriera una reacción de polimerización de injerto para sintetizar un polímero hiperramificado con BBA como núcleo. de modo que la película de recubrimiento tenga un mayor grado de reticulación, una temperatura de transición vítrea más alta y una mejor estabilidad térmica, de modo que el recubrimiento tenga excelentes propiedades anticorrosión. Ren Yuhong y otros de la Universidad de Yanshan prepararon resina epoxi a base de agua modificada con acrilato utilizando el método de autoemulsificación. La película de pintura tiene buena densidad y su resistencia a la corrosión, a la intemperie, al agua y a la tracción mejoran significativamente en comparación con la anterior. uno sin modificar y se ha utilizado para la anticorrosión en petroquímica, metalurgia, Wujijiaodian, automóvil, construcción naval y otros campos.
3 Recubrimientos inorgánicos ricos en zinc en base agua
Los recubrimientos anticorrosivos inorgánicos en base agua ricos en zinc han experimentado más de 70 años de desarrollo. Se distinguen tres etapas principales: la. Primera etapa, recubrimientos inorgánicos ricos en zinc de curado térmico. La pintura inorgánica rica en zinc nació en Australia en la década de 1930 y su inventora fue la ingeniera Victoe Nightingale. La segunda etapa consiste en curar posteriormente el recubrimiento inorgánico rico en zinc.
El proceso de tratamiento de recubrimientos inorgánicos ricos en zinc se introdujo en los Estados Unidos en 1949, y los recubrimientos inorgánicos ricos en zinc de poscurado se desarrollaron con éxito en 1952. La tercera etapa es un recubrimiento inorgánico rico en zinc autocurable. Con la investigación en profundidad sobre la química del zinc/silicato, se han desarrollado recubrimientos ricos en zinc a base de agua con características de autocurado, es decir, no es necesario rociar líquido de poscurado y no es necesario eliminarlo por separado. los productos de reacción de curado en la superficie del recubrimiento después del curado y el autocurado. La dureza del recubrimiento es nuevamente comparable a la dureza del recubrimiento poscurado.
JohnBSchutt ha llevado a cabo una serie de trabajos de investigación desde la década de 1990 para preparar recubrimientos inorgánicos ricos en zinc a base de agua que puedan usarse comercialmente. El oleoducto australiano Morgan-Wyalla, de 250 kilómetros de longitud, utiliza revestimientos anticorrosivos inorgánicos a base de agua ricos en zinc con muy buenos resultados.
Israel y Corea del Sur utilizan una imprimación epoxi rica en zinc en lugar de pintura en aerosol térmico para la anticorrosión de tuberías subterráneas y también han logrado buenos resultados.
En mi país, el Instituto de Investigación de la Industria Química de Tianjin comenzó a desarrollar e industrializar recubrimientos ricos en zinc de silicato de litio a base de agua a principios de la década de 1980, convirtiéndose en una de las primeras unidades de mi país en producir, promover, y aplicar este producto. Desde la década de 1990, los recubrimientos inorgánicos ricos en zinc a base de agua de desarrollo propio de mi país han logrado grandes avances, como el recubrimiento inorgánico rico en zinc tipo LW-I lanzado por Shanghai Hi-Tech, el E53851 del faro de Tianjin, el E06 de las Tres Gargantas de Chongqing. -1, y el E777-1 de Wuhan Hyundai, el TC-799 de Taiwán, etc. En la actualidad, la investigación sobre recubrimientos inorgánicos ricos en zinc a base de agua en mi país se centra principalmente en su modificación, Peng Gangyang de la Universidad Tecnológica del Sur de China y otros utilizaron solución de silicato de potasio de bajo módulo y sol de sílice alcalino como principales materias primas. utilizó organosiloxano como modificación. El agente se utiliza para preparar una solución estable de silicato de potasio de alto módulo, que se formula en un recubrimiento inorgánico rico en zinc de alto rendimiento con tamaño de partícula uniforme, almacenamiento estable y excelente resistencia al agua y a la intemperie. El recubrimiento rico en zinc de silicato de litio soluble en agua desarrollado por la Universidad de Tianjin tiene las características de resistencia a altas temperaturas, resistencia a la intemperie, conductividad estática y anticorrosión a largo plazo. Wu Bo de la Universidad de Shandong utilizó cuatro tipos de compuestos de silicato: silicato de litio-silicato de sodio soluble en agua, silicato de litio-silicato de potasio, silicato de litio-metilsilicato de sodio y silicato de litio-metilsilicato de potasio, a través de análisis e investigación. Se desarrolló una nueva ruta de proceso para preparar recubrimientos ricos en zinc de silicato de litio para producir recubrimientos inorgánicos ricos en zinc que sean resistentes a altas temperaturas, tengan buena adherencia y tengan una excelente resistencia a la niebla salina. El recubrimiento rico en zinc de fosfato inorgánico ET-98 desarrollado por Yangzhou Jinling Special Paint Factory es el primero en China. El recubrimiento preparado es fuerte, tiene excelente resistencia al desgaste, al aceite, al agua y al calor, y tiene excelentes propiedades sobre metales ferrosos. Superficies Aislamiento térmico y protección catódica.
Los recubrimientos inorgánicos ricos en zinc a base de agua se utilizan ampliamente en estructuras de acero en diversos entornos, como atmósfera marina y altas temperaturas, como plataformas marinas, barcos, contenedores, grandes componentes de acero, oleoductos y diversos Revestimientos de tanques de almacenamiento de productos químicos anticorrosión a largo plazo.
4 Recubrimientos de poliuretano en base agua
Además de contener un gran número de enlaces uretano, las resinas de poliuretano también presentan enlaces urea, enlaces éster, enlaces éter, enlaces amida, etc. especial La estructura clave le da al recubrimiento excelente adherencia, resistencia al desgaste, flexibilidad, resiliencia, resistencia química, resistencia a solventes, brillo, etc., integrando así propiedades decorativas y anticorrosión. En la década de 1990, Jacobs desarrolló con éxito un agente de curado de poliisocianato que se puede dispersar en agua, llevando así los recubrimientos anticorrosivos de poliuretano de dos componentes a base de agua a la etapa de investigación práctica. ARCO Chemical Technology Company de Estados Unidos ha desarrollado un recubrimiento de poliuretano de dos componentes utilizando polímeros dispersos en agua que contienen alcohol alílico repetido o unidades de alcohol alílico alcoxilado, TDI, HDI y otros poliisocianatos, que tiene excelente flexibilidad y resistencia mecánica, resistencia a la abrasión. resistencia química y durabilidad.
S.S.Pathak et al. modificaron los recubrimientos de poliuretano a base de agua con silicona MTMS (metiltrimetoxisilano) y GPTMS (γ-glicidoxipropiltrimetoxisilano) para mejorar el rendimiento de los recubrimientos de poliuretano a base de agua: la elasticidad y la tensión mecánica, su temperatura de degradación. se eleva a aproximadamente 206°C y la estabilidad térmica mejora enormemente, lo que lo hace adecuado para la anticorrosión en los campos aeroespacial, marino, automotriz y otros.
En mi país, la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China utilizó DSC, FTIR y otros métodos para discutir el impacto de los extensores de cadena en la estructura de la cadena molecular y las propiedades de la dispersión acuosa de poliuretano, urea y polimetacrilato de metilo. Sun Daoxing y otros injertaron y polimerizaron resina epoxi y resina de poliuretano que contenía silicio para preparar poliuretano a base de agua, y luego lo usaron para modificar la resina acrílica epoxi como material base del revestimiento anticorrosión y el polvo de ferrotitanio como pigmento antioxidante. Se produce un recubrimiento anticorrosión a base de agua con excelentes propiedades integrales.
Wu Xiaobin y otros prepararon una emulsión de poliuretano a base de agua doblemente modificada con resina epoxi acrílica mediante polimerización en emulsión in situ. La emulsión tiene un período de almacenamiento de más de 10 meses, una resistencia a los ciclos de congelación y descongelación de más de 5 veces y. una película de recubrimiento con una dureza de péndulo superior a 0,7, la resistencia a la tracción es superior a 10 MPa y la resistencia al agua, a los ácidos y álcalis, a los disolventes y a las propiedades anticorrosión mejoran significativamente en comparación con las no modificadas. El profesor Lu Jianping de la Universidad Tecnológica de Hefei hizo reaccionar poliol poliéster oligomérico con diisocianato de tolueno (TDI), utilizó moléculas pequeñas como neopentilglicol (NPG) y trimetilolpropano (TMP) para extender la cadena, y utilizó dimetilolpropano para introducir ácido (DMPA) en grupos hidrófilos. , y finalmente se neutraliza con TEA (trietanolamina) y se dispersa con agitación rápida para producir un poliuretano a base de agua tipo poliéster con buena estabilidad al almacenamiento, resistencia al agua y propiedades físicas, y se ha utilizado en revestimiento anticorrosión para pavimentos exteriores.
En la actualidad, los recubrimientos de poliuretano a base de agua se han utilizado ampliamente en recubrimientos anticorrosivos de superficies para aviones, barcos, vehículos, edificios y otros campos de recubrimientos anticorrosivos de superficies con mayores requisitos.
5·Problemas existentes y tendencias tecnológicas
Después de años de esfuerzos por parte de los trabajadores de I+D, los recubrimientos anticorrosivos a base de agua han logrado grandes avances y desarrollo. existen recubrimientos anticorrosivos Los problemas y las tendencias tecnológicas futuras incluyen principalmente los siguientes aspectos:
(1) En la actualidad, los recubrimientos anticorrosivos a base de agua generalmente tienen la desventaja de un bajo contenido de sólidos que aumentará el. costo de los fabricantes, por lo que el desarrollo de recubrimientos anticorrosivos con alto contenido de sólidos es el foco de los investigadores científicos.
(2) Los recubrimientos anticorrosivos con un solo sistema tienen funciones relativamente únicas y tienen algunas deficiencias en la aplicación. El desarrollo de recubrimientos anticorrosivos compuestos con dos o más sistemas puede aumentar la versatilidad del recubrimiento. Y puede compensar las deficiencias de un único sistema de recubrimientos anticorrosión.
(3) Es necesario mejorar el rendimiento del recubrimiento. Al estudiar el mecanismo de reticulación formadora de película de los recubrimientos a base de agua, buscamos nuevos agentes reticulantes y aditivos para hacer la resina más compacta, mejorando así las propiedades mecánicas del recubrimiento, estamos estudiando los principios de emulsión; polimerización y búsqueda de nuevos emulsionantes para hacer la polimerización en emulsión más uniforme. La tasa de conversión de monómero es mayor, se reduce la dosis de los emulsionantes tradicionales y se mejora la resistencia al agua del recubrimiento.
(4) Actualizar y mejorar continuamente el proceso de producción y los equipos de producción, y proporcionar capacitación profesional al personal de producción.
(5) Es necesario mejorar el rendimiento de la construcción. Los recubrimientos a base de agua tienen mayores requisitos en cuanto a la limpieza de la superficie del sustrato y el proceso de construcción. Debido a la alta tensión superficial del agua, la suciedad puede causar fácilmente agujeros de contracción en la película de recubrimiento. Los recubrimientos a base de agua tienen poca estabilidad de dispersión frente a fuertes fuerzas mecánicas. Cuando el caudal en la tubería de transporte cambia bruscamente, las partículas dispersas se comprimen en partículas sólidas, provocando picaduras en la película de recubrimiento.
(6) Los recubrimientos anticorrosivos en base agua se basan fundamentalmente en la hidrofilización de resinas filmógenas. Hay dos formas de hidrofilización de resina: autoemulsificación y emulsificación externa. No importa de qué manera, se deben introducir sustancias que contienen grupos funcionales hidrófilos en el sistema autorreticulante, cuando se forma la película de recubrimiento, los grupos funcionales hidrófilos generalmente todavía están libres y no están reticulados en segmentos hidrófobos. las propiedades de la película de recubrimiento. Resistencia a los medios, resistencia a la corrosión y otras propiedades. Cómo convertir estos grupos funcionales hidrófilos en grupos hidrófobos después de la formación de la película es una de las cuestiones que requiere gran atención en el trabajo de investigación actual.
(7) Es necesario mejorar la protección del medio ambiente. Dado que los emulsionantes y otros aditivos de moléculas pequeñas se utilizan en sistemas a base de agua, pueden tener un cierto impacto en el medio ambiente. Es necesario encontrar nuevos emulsionantes y otros aditivos de alto rendimiento para que el recubrimiento sea más respetuoso con el medio ambiente durante su uso.