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【科普貼】啥是防滑涂料?

2019-02-11 15:10 16

顧名思義,防滑涂料是一類具有較好防滑性能的涂料,通過涂布于基材表面使其摩擦系數增加至安全的等級,從而達到防滑的效果。從公園磚石、路面屋頂、運動場所、辦公樓、餐館、倉庫等民用環境,到工業車間、廠房、高塔、水上平臺、離岸平臺等工業環境,再到機庫、艦船甲板、航空母艦等軍用環境,為避免人員、車輛、設備、飛機等因滑動造成安全事故,防滑涂料是比較方便且有效的解決方案,且擁有無法估量的重要作用。

一、防滑涂料的組成

防滑涂料主要由成膜樹脂、防滑粒料與助劑等組成。

首先,宜選用本身摩擦系數較高、耐磨性較好的成膜物質作為防滑涂料的基料,通常選用耐候性和機械性能較好的酚醛樹脂、醇酸樹脂、氯化橡膠、環氧樹脂或聚氨酯樹脂等。目前,對防滑性能要求較高的場合,如航空母艦甲板涂料、直升飛機起降甲板防滑涂料、海上采油平臺防滑涂料、軍艦露天防滑甲板涂料,以及停車場防滑涂料等,一般都采用環氧或聚氨酯樹脂作基料。經過改性的環氧樹脂可以提升涂膜的附著力、強度及柔韌性,是目前防滑涂料的最佳選擇。

防滑性是防滑涂料最基本的特性,防滑粒料在涂料配方中扮演了非常重要的角色。防滑粒料可以是橡膠類彈性粒料,也可以金剛砂等硬質粒料。橡膠包括天然橡膠、廢舊輪胎和聚氨酯彈性體顆粒等,是最常用的彈性防滑粒,彈性粒料不僅能增加涂料的防滑性能,而且還能提高踏踩和觸摸的舒適感。硬質防滑粒料則主要有硅石粉、云母、碳化硅、剛玉、氧化鋁、陶瓷粉、石英砂、玻璃珠、玻璃片、塑料粒子,甚至是河砂。其中,碳化硅和剛玉增加摩擦力的效果最好。不同應用場合下,添加特定的防滑粒料能顯著提高防滑涂料的摩擦性能,增大其耐磨性,并有效延長涂料的使用壽命。防滑粒料一般具有不同形狀和不同粒徑,可直接摻入涂料中或在最后一道涂料施工后且未固化時噴灑在面漆上。

除了成膜物質和防滑粒料以外,防滑涂料中經常會添加一些助劑,如消泡劑、流平劑、濕潤劑、觸變劑、防老化劑、光穩定劑、阻燃劑、增韌劑等。對防滑粒料進行表面處理能增加粒料與基料的附著力,降低磨損率,提高防滑涂料的使用壽命。

二、防滑涂料的分類

按成膜物質的種類,防滑涂料可以分為酚醛防滑涂料、醇酸防滑涂料、氯化橡膠防滑涂料、環氧防滑涂料和聚氨酯防滑涂料等。環氧防滑涂料和聚氨酯防滑涂料的應用最為廣泛。

表1 不同種類的防滑涂料的優缺點對比

按施工,防滑涂料還可分為單組分防滑涂料、雙組分防滑涂料和多組分防滑涂料。單組分防滑涂料施工方便,主要品種有醇酸防滑涂料、氯化橡膠防滑涂料、濕固化聚氨酯防滑涂料、環氧酯防滑涂料等。雙組分防滑涂料是最常用的,防滑粒料可放在其中一個組分中,施工時兩組分進行混合,主要品種有環氧聚酰胺防滑涂料、聚氨酯防滑涂料等。目前應用較多的是雙組分環氧體系,固化劑多為胺類,這種熱固型體系反應后很硬且耐磨,可用于鋼鐵和混凝土。多組分防滑涂料是把成膜樹脂、固化劑、防滑粒料等分開包裝,使用時經機械混合,或涂完漆后立即噴撒防滑粒料,讓防滑粒料牢固地嵌在漆膜中。

與有機涂層相比,無機防滑涂層的摩擦系數更穩定,不含有害的有機溶劑及致癌結晶硅石,使用壽命更長。尤其是在抗老化性能方面,更具明顯優勢,如在海洋或水體環境中使用的具有防腐性能的熱噴涂鋁涂層。但鋁涂層硬度有限,難以滿足重載高摩擦表面的使用要求。為此,研發人員將高硬度的Al

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陶瓷顆粒彌散分布在金屬Al涂層中制備得到新型的電弧噴涂鋁基氧化鋁陶瓷復合防滑涂層。這類涂層韌性好,硬度高,防腐耐磨,并且涂層摩擦系數可達0.7~0.9,是理想的防滑耐磨涂層,并且電弧噴涂的工藝操作簡便,造價低廉,用于艦船甲板面防滑有著良好的應用前景。此外,以美國為首開始了新一代高性能非晶合金防滑涂層的研究。這類材料擁有高強度、高硬度和極其優異的耐蝕、耐磨性能。美國NAAC計劃的研究表明,采用無磁鐵基非晶合金防滑涂層,預計使用壽命可達10年以上,大大超過了樹脂基涂層2~3年的使用壽命。國內也已有相關科研單位在對非晶合金防滑涂層技術進行跟蹤和先期研究,并提出了冷噴涂鐵基非晶涂層技術的概念。

三、防滑涂料的研究與發展趨勢

據專利局統計數據顯示,截至2019年1月,我國公開的防滑涂料相關技術專利達150件,主要應用領域包括:道路路面、儀器器材、建筑地坪、運動場地、織物、家具、機車、甲板等。據萬方不完全統計結果顯示,截至2018年底,我國防滑涂料相關科技論文共發表141篇,科技成果39項。

在標準方面,據了解,針對防滑涂料國內至今并沒有專門的國家標準或行業標準,產品檢測主要依據企業自行制定的技術規范和采用DIN、ASTM、JIS、NF和ISO等國際或國外標準的相關試驗方法。所以,近日公布的2018-2242T-HG《軌道交通車輛用涂料第3部分:防滑涂料》行業標準制定計劃也受到了行業普遍關注。該標準由全國涂料和顏料標準化技術委員會技術歸口,計劃在2020年完成。

相比于歐美國家工業發展水平較高,大型船艦航母的設計與使用已有百年之久,所以他們在與之相配套的防滑涂料領域,特別是高性能防滑涂料領域,已擁有豐富且成熟的技術開發及應用經驗,而且InternationalPaint、佐敦、PPG、阿克蘇諾貝爾、艾仕得、海虹老人、3M等國際涂料巨頭一如既往地投入大量人力物力財力來研發新型防滑涂料并不斷改進涂料性能,國內防滑涂料市場普遍信任并采用他們的涂料產品。隨著國內涂料技術的進步,近年來國內一些科研院所及涂料生產商通過自主研發,其產品在技術指標上也可達到、接近甚至超過國外水平。隨著環保要求和使用要求的提高,防滑涂料與其他涂料品種一樣,正朝著環?;?、功能化的方向發展。無溶劑型、高固含、水性將是防滑涂料發展的熱門方向,且國內外均在開展相關研究與應用;此外,快干、耐水、防潮、絕緣、防霉、隔熱、耐久、防銹、低溫固化等功能化需求也日益提高。另一方面,金屬復合涂層也作為無機防滑涂料的重要研究內容,也將贏得研究人員的重視與青睞。

在涂料技術日新月異的今天,相信我國防滑涂料領域新產品、新技術的開發能取得突破性進展,從而彰顯出我國民族品牌的核心競爭力,為我國國家建設、經濟騰飛、軍力提升貢獻出我們涂料行業的一份力量。

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