環(huán)氧煤焦瀝青涂料是20世紀60年代出現(xiàn)的一類防腐涂料[1]。這類涂料綜合了煤焦瀝青的耐酸、堿性、耐水性和環(huán)氧樹脂的附著力、機械強度和耐溶劑性，為優(yōu)良的防腐蝕涂料品種[2]。當前，我國已研發(fā)了大量環(huán)氧煤焦瀝青涂料產(chǎn)品。這類涂料采用環(huán)氧樹脂改性煤焦瀝青，制得的涂料廣泛用于水利、石油化工、造船和運輸?shù)刃袠I(yè)。作者概述了采用環(huán)氧樹脂改性煤焦瀝青的技術(shù)，對環(huán)氧煤焦瀝青涂料的應用現(xiàn)狀及研究進展作了介紹，并就其未來的研究及應用重點進行了展望。
　　
　　1環(huán)氧樹脂改性煤焦瀝青的技術(shù)
　　
　　煤焦瀝青改性就是在煤焦瀝青中添加外摻劑從而達到克服煤焦瀝青缺點的目的。下面從環(huán)氧樹脂改性煤焦瀝青的優(yōu)勢，環(huán)氧煤焦瀝青涂料的配方、性能以及應用幾個方面來介紹。
　　
　　1.1環(huán)氧樹脂改性煤焦瀝青的優(yōu)勢
　　
　　由于煤焦瀝青涂料具有如下優(yōu)點：耐水性優(yōu)良，浸入水中10a，其吸水率僅0.1%~0.2%；漆膜不透水并耐一些化學品的侵蝕；涂料對未充分除銹的鋼鐵表面仍具有良好潤濕性；價格低廉；固體含量高，可獲厚膜[3]。故將煤焦瀝青作為涂料涂在金屬表面抵抗腐蝕的應用歷史很久[4]。
　　
　　如黑漆和瀝青搪瓷，都有較強的抗腐蝕性，但它們色黑且塑性溫度范圍較窄，即在高溫時變得流動，低溫時發(fā)脆，并受天氣的影響。而將環(huán)氧樹脂與煤焦瀝青相結(jié)合，既發(fā)揮了環(huán)氧樹脂優(yōu)異的成膜性能和防腐蝕性能，又較好地解決了瀝青材料高溫流淌、低溫冷脆等難題。采用環(huán)氧樹脂和價格低廉、施工方便的煤焦瀝青配制成的涂料結(jié)合了二者的優(yōu)點，為優(yōu)良的防腐蝕涂料品種。
　　
　　1.2環(huán)氧煤焦瀝青涂料配方
　　
　　一般而言，環(huán)氧煤焦瀝青涂料主要由樹脂和固化劑兩大組分配制而成。
　　
　　1.2.1樹脂組分
　　
　　樹脂組分包括煤焦瀝青、環(huán)氧樹脂和溶劑等。
　　
　　(1)煤焦瀝青
　　
　　煤焦瀝青中含有92%左右的碳，4.5%的氫，C/H原子比為1.7左右，故耐水性較好。又由于煤焦瀝青中大部分為芳香族化合物，故其與雙酚A型環(huán)氧樹脂混溶性好。
　　
　　(2)環(huán)氧樹脂
　　
　　配制環(huán)氧煤焦瀝青這類防腐蝕涂料一般選用低相對分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂，如E20、E51、E44、E42。
　　
　　環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有環(huán)氧端基、羥基及醚鍵等極性基團，這些基團的存在使環(huán)氧樹脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學鍵[5]，有助于提高環(huán)氧煤焦瀝青涂料在基體表面的附著程度。配制過程中所選環(huán)氧樹脂的相對分子質(zhì)量大小取決于所采用的固化體系，涂料施工性和涂膜性能等。

    (3)溶劑
　　
　　溶劑對環(huán)氧煤焦瀝青涂料的溶解性十分重要。不僅用來溶解樹脂、降低黏度及改善加工性能，而且還對涂料的粘結(jié)性、防腐性等有影響。采用混合溶劑如甲苯、二甲苯、重質(zhì)苯、丁醇、丙二醇、乙醚等，它們對環(huán)氧樹脂和煤焦油都有很好的溶解性且不會發(fā)生析出現(xiàn)象。
　　
　　1.2.2固化劑組分
　　
　　環(huán)氧煤焦瀝青涂料的固化劑有脂肪胺類(如己二胺，二亞乙基三胺等)和低分子聚酰胺樹脂。固化劑的選取取決于所配制的環(huán)氧煤焦瀝青涂料的性能，有時為了獲得特定的性能還需對固化劑進行改性等工作。
　　
　　1.3環(huán)氧煤焦瀝青涂料的性能
　　
　　針對不同的對象，環(huán)氧樹脂煤焦瀝青涂料的配方也有所差別，因而涂料的性能也各有所異。如為突出用于鋼鐵表面的環(huán)氧煤焦瀝青涂料漆膜的附著力，優(yōu)異的耐水、耐化學品性能，可采用己二胺固化。常西亮等[6]采用環(huán)氧樹脂E20改性煤焦瀝青，并以650#聚酰胺樹脂作固化劑制得瀝青環(huán)氧樹脂重防腐涂料，實現(xiàn)了涂料的附著力強、軟化點要高于80℃、干燥時間短(<2d)、耐鹽和耐酸堿性高及硬度大等性能。
　　
　　盡管環(huán)氧煤焦瀝青涂料防腐蝕性能優(yōu)異，但在實際應用過程中還需根據(jù)具體的應用情況對環(huán)氧煤焦瀝青涂料進行改性，以取得良好的應用效果。
　　
　　1.4環(huán)氧煤焦瀝青涂料的應用
　　
　　1.4.1水利行業(yè)
　　
　　隨著過河管道、江心取水頭部與岸邊連接井管道、污水深水排放管道、長距離江底或海底輸水管線的修建，水下管道防腐涂料應運而生。而環(huán)氧煤焦瀝青涂料耐水性突出，適宜涂刷水下管道工程。唐志堅[7]等提到一種環(huán)氧煤焦瀝青(厚漿型)防腐涂料，這種涂料以厚膜、長效和適用于嚴酷腐蝕環(huán)境條件為主要特征，具有良好而穩(wěn)定的防腐性能，尤其是耐海水、江水的腐蝕，在水下鋼質(zhì)管道防腐工程中也得到了廣泛應用。實踐證明將厚漿型環(huán)氧煤焦瀝青涂料應用在水下管道工程，只要施工方法得當，并對施工質(zhì)量嚴格進行檢查，就能保證管道防腐的設(shè)計要求，延長管道的使用年限。
　　
　　1.4.2石油化工業(yè)
　　
　　國內(nèi)石油與天然氣工業(yè)的輸送管道、埋地金屬罐絕大部分采用石油瀝青外壁防腐。而石油瀝青外防腐管道不宜鋪設(shè)在水下或沼澤及蘆葦?shù)貛А＝�年來，國�?nèi)許多大型油漆廠以及石油天然氣行業(yè)都致力于環(huán)氧煤焦瀝青涂料的研究、生產(chǎn)與應用。諶貴宇[8]等根據(jù)四川自貢及其附近地區(qū)土壤潮濕、地下水位較高、氯離子和硫酸根離子濃度高、微生物多、植被豐富、根莖多等特點，選用聚氨酯改性環(huán)氧煤焦瀝青涂料作為埋地金屬儲罐外壁防腐，具有附著力好，耐水、耐化學介質(zhì)、耐微生物腐蝕能力強，施工方便等優(yōu)點，是理想的涂層品種，且涂料無毒，施工時對環(huán)境無污染。
　　
　　1.4.3造船業(yè)
　　
　　環(huán)氧煤焦瀝青涂料由于具有很好的防水性，可以在嚴重的腐蝕環(huán)境下保護金屬基體免遭腐蝕。因此，環(huán)氧煤焦瀝青作為一種常用的涂料成膜物而廣泛應用于船舶的重防腐。但在環(huán)氧煤焦瀝青與胺類或聚酰胺類固化劑發(fā)生固化反應時所形成的大分子之間可能形成微孔與微裂紋，使環(huán)氧煤焦瀝青涂層的防護性能受到損害。因此，通過在涂料中添加玻璃、石墨纖維或者TiO2、SiO2顆粒在金屬基體表面形成復合涂層，以改善環(huán)氧煤焦瀝青涂層的結(jié)構(gòu)、光學以及導電性。張秀芝[9]采用10%納米鈦粉改性環(huán)氧煤焦瀝青涂層并研究其在流動人工海水中的性能，結(jié)果證明在4種不同流速的實驗中，涂層電阻在所測試期間都保持具有較好的防護性能。

    1.4.4運輸業(yè)
　　
　　我國鐵路貨車用的醇酸厚漿漆涂裝體系在耐磨、防腐性能方面存在嚴重不足，很難適應鐵路貨車防腐要求。某些運煤車在運行幾個月后便出現(xiàn)漆膜大面積脫落，車體嚴重腐蝕，被迫停運檢修，這對鐵路貨運的發(fā)展形成了嚴重的制約。彭時貴[10]等根據(jù)鐵路貨車的特點和要求，采用綜合性能較好的環(huán)氧樹脂與改性酚醛胺固化劑作為主要成膜物質(zhì)，用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的玻璃鱗片作為主要填料，輔以多種性能優(yōu)異的助劑制得環(huán)氧瀝青玻璃鱗片涂料。涂料綜合性能完全可以與進口同類產(chǎn)品相媲美，而價格僅為進口同類產(chǎn)品的60%~70%。在鐵路貨車上使用效果良好，因此該涂料完全可以替代進口，作為醇酸厚漿漆的更新?lián)Q代產(chǎn)品，以滿足飛速發(fā)展的鐵路貨運的需要。
　　
　　2研究進展
　　
　　近年來世界各個國家對VOC(揮發(fā)性有機化合物)排放限制要求越來越高，且許多國家都制定了相關(guān)的法規(guī)來約束、引導涂料工業(yè)朝有利于世界環(huán)境的方向發(fā)展。而目前的環(huán)氧煤焦瀝青涂料產(chǎn)品的溶劑含量在20%以上，有的甚至高達50%[11]，施工中有大量溶劑揮發(fā)，污染了環(huán)境，影響操作人員身體健康。作為涂料工業(yè)中占著極為重要地位的防腐類涂料正朝低VOC的無溶劑、高固體分及水性涂料體系轉(zhuǎn)變。
　　
　　無溶劑環(huán)氧煤焦瀝青涂料是在溶劑型環(huán)氧煤焦瀝青涂料的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新品種。劉小平等[1]采用以E51為主的混合環(huán)氧樹脂和自主研制的一種新型環(huán)氧樹脂固化劑改性蒽油與煤焦瀝青的混合物，制得無溶劑環(huán)氧煤焦瀝青涂料。該涂料不含溶劑，除具有溶劑型環(huán)氧煤焦瀝青涂料的優(yōu)良電絕緣性、抗微生物侵蝕性及耐化學品性外，其附著力、低吸水率、抗陰極剝離等性能也大大提高。
　　
　　彭志強[11]將精細水洗石英粉添加入環(huán)氧煤焦瀝青涂料中，制備出高固體分環(huán)氧煤焦瀝青砂漿涂料。這種高固體分涂料不但符合環(huán)保需求，同時由于涂料的固體含量高(>96%)和單位涂布率高而相對可減少涂料使用量，一道施工即可獲得所需膜厚，減少施工道次及涂刷費用，節(jié)省重涂間隔時間，特別適宜空氣不流通的場合。由于其性能優(yōu)于普通溶劑型環(huán)氧煤焦瀝青涂料，可應用于碼頭、埋地管道、海洋設(shè)施、貯罐、艙室等。
　　
　　劉宗晨[12]將煤焦瀝青和環(huán)氧樹脂預乳化后，再用水性聚酰胺固化劑乳化，制得水性環(huán)氧煤焦瀝青涂料。這種水性涂料使用時安全方便，有利于環(huán)境保護和使用者的健康；其性能同溶劑型環(huán)氧煤焦瀝青涂料相當，適合于工業(yè)涂裝，特別是地下室、水下等相對潮濕、封閉的環(huán)境。
　　
　　可是其色較深、不能制成淺色涂料，對面涂滲色嚴重，仍需考慮助劑的毒性等。
　　
　　3前景展望
　　
　　環(huán)氧煤焦瀝青涂料的研究起步雖早，但在推廣應用方面進展較為緩慢。涂料的整體性能還需改善，應用領(lǐng)域也有待拓展。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗所JohnnyRH[13]等在一個受氚污染實驗室的退役過程中將瀝青涂料應用于封閉氚污染不銹鋼，能有效地防止氚擴散，取得良好的封閉效果。而國際原子能機構(gòu)一份含氚及14C的廢物管理報告[14]中提到采用環(huán)氧材料與其他材料結(jié)合的涂層或用煤焦油涂料作涂層時，能降低混凝土中放射性核素氚的釋放率。據(jù)此作者認為研究一種新配方的低VOC環(huán)氧煤焦瀝青涂料應用于輻射防護是值得探索的一個領(lǐng)域。

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