| PCI杂志2014-11-01 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

在20世纪90年代和21世纪初，来自新兴市场的竞争加剧，促使许多大型制造企业将生产外包。最近，我们目睹了国内制造业(回流)的上升，这是由于国际运输成本的增加和国内制造业生产率的增长，这些增长由设计建造、机器人、精益六西格玛分析和价值流映射等趋势驱动。这些工具也帮助确定了在涂装作业中提高生产率和节约成本的方法。其中包括使用自动爆破设备以减少表面准备时间，多组分喷雾器以减少浪费和VOCs，机器人喷漆以提高效率和质量控制，以及在运输到施工现场之前在制造车间对结构钢进行喷漆。

在过去的10年里，基于聚天冬氨酸涂料的工业维护涂料在各种防腐应用中已经证明了良好的性能和提高了生产率。本文综述了聚天冬氨酸涂料的化学性质和技术性能，并概述了其与传统涂料的优缺点。

背景

聚天冬氨酸是一类特殊的受阻仲胺，其反应性可以并且已经为特定涂层应用的所需性能而定制设计。这些胺的反应性受其空间位阻和分子内氢键的影响很大。与典型的仲胺相比，聚天冬氨酸化学使涂料配方具有足够的锅寿命，以允许使用传统的应用设备。特定聚天冬氨酸树脂(s)和多异氰酸酯(s)的选择允许配方器优化锅寿命和干燥时间的特定应用。例如，车间应用的涂料可以配制为多组分应用，这可以进一步提高生产率。

与传统的聚氨酯化学相比，聚天冬氨酸化学中胺和多异氰酸酯之间增强的反应性使配方商放弃使用锡催化，这使得涂层可以比传统的聚氨酯涂料涂上更高的膜厚。它还消除了在高湿度下应用聚氨酯涂料时，由锡催化异氰酸酯与水反应产生的二氧化碳气体产生的微起泡(图1)。

无锡催化剂辅助的水与聚天冬氨酸树脂的反应速率不具有竞争性，溶解的水或大气水汽催化聚天冬氨酸固化反应。这使得一种独特的情况下，涂层固化迅速，由于涂层的表面积暴露在大气的水分，但配方保持可行的锅寿命。图2显示了湿度对室温下多异氰酸酯和聚天冬氨酸树脂反应转化的影响。在100%湿度下，反应在不到20分钟内达到完全转化。相反，在0%湿度下，反应在一小时内仅达到10%的转化。

大气水分的催化作用有利;然而，它们会导致涂层以不同的速度干燥，这取决于环境条件。基于传统多异氰酸酯三聚体和双缩脲的早期涂层配方对温度/湿度条件表现出敏感性，这不仅影响干燥时间，还影响修补时的重涂粘合窗口。在较高的温度/湿度环境中，涂层会迅速交联，具有较高的耐化学性，并阻碍了补漆渗透到原涂层的能力。这可能导致涂层间粘接失效。拜耳开发了第二代异氰酸酯交联剂，其反应性旨在克服上述问题。¹异氰酸酯交联剂平衡交联密度，反应性和耐化学性，导致性能性能的全面平衡。

虽然当最终用户看重生产效率时，厚膜应用是有优势的，但这些应用还创造了其他不太明显的优势。这种提高的生产力已经在文献中得到了证明^2、3同时也体现在生命周期成本的降低，劳动力成本的降低。^4、5除了明显的生产力优势之外，更少的涂层导致更少的浪费，更少的步骤降低了复杂性。厚膜聚天冬氨酸应用的其他优点包括低温固化能力，低voc配方，与无voc溶剂的兼容性，以及优异的边缘保留和耐候性。

由于上述优点，聚天冬氨酸技术已成功地应用于许多涂料中。目前，聚天冬氨酸配方最流行的应用是住宅地坪涂料，由于该技术的快速恢复服务和优异的耐候性特征。其他应用包括工业维护和工业表面处理。尽管这些市场更倾向于规避风险，但多年来的案例研究证明，该技术能够在许多苛刻的应用和环境中长期发挥作用。最近，三个独立的研究评估了两层聚天冬氨酸涂层技术。这些研究由NEPCOAT进行，⁶不列颠哥伦比亚省交通部⁷以及联邦公路管理局。⁸所有三项研究都发现，两层锌/聚天冬氨酸体系的性能与三层锌/环氧树脂/聚氨酯体系相当。

案例研究

关于工业维护聚天冬氨酸技术在一系列应用中的使用寿命的几个案例研究已经被记录下来。这些研究强调了聚天冬氨酸涂料在这些应用中的长期性能(超过8年):

DTM聚天冬氨酸涂料在料斗轨道车检修中的应用⁹
结构钢车间应用DTM聚天冬氨酸涂层;¹⁰
两层聚天冬氨酸涂层在桥梁上的维护应用。

在这些应用中，涂厚、快速固化和抗紫外线降解的能力是选择的关键因素。

案例研究1 -轨道车外观

2002年，在SSPC SP-6商用爆破上使用DTM聚天冬酰胺涂层对52节料斗轨道车进行了喷涂(图3)。该涂层使用无空气喷涂装置以8-12密耳的干膜厚度进行喷涂。每节车厢在涂上聚天冬氨酸涂层约3.5小时后进行模版，然后将车厢移到外面，以便下一节车厢进行涂层。与备选的耐候性涂料体系(环氧树脂/聚氨酯)相比，单层聚天冬氨酸涂料节省了33%的人工，并将总涂层应用时间从15.5小时减少到10.5小时，缩短了三分之一。⁹图4显示，在11年的连续服务中，涂层的边缘保留防止了轨道车顶部通道上难以涂层区域的腐蚀。通常情况下，轨道车在10年后会重新喷漆;然而，由于其固有的紫外线稳定性和厚膜性能特点，这些涂料远远超过了传统涂料的生命周期。

案例研究2 -海军陆战队博物馆

2005年，一座新的海军陆战队博物馆在弗吉尼亚州匡提科迅速建成，以纪念海军陆战队230年的历史，以及它对所有美国人享有的自由所作的贡献。博物馆的建造时间很紧，预算也很严格。中心部分是一个高耸的中庭天窗，由结构钢梁支撑。由于施工进度加快，以满足开幕日仪式，并且希望避免在钢梁被抬到位置后进行粉刷的成本和难度，因此在制造车间用DTM聚天冬氨酸涂层对钢梁进行了粉刷。涂层的快速固化时间使钢材在制造车间中移动，其固有的光稳定性确保涂层不会因暴露在阳光直射下而褪色。在制作和喷漆后，这些梁被现场仔细组装，并作为中庭的主要结构支撑(图5)。

该博物馆在服役8年后被重新审视，如图6所示，结构钢涂层的外观仍然完好无损，没有褪色或失去光泽。维护人员报告说，到目前为止，他们对涂层的性能非常满意，只有高接触、高交通流量的扶手需要修补。

案例研究3 -康涅狄格桥1186和1189

2002年，康涅狄格州运输部(CT DOT)研究了使用两层聚天冬氨酸(环氧锌/聚天冬氨酸)与传统的三层体系(锌/环氧树脂/聚氨酯)的性能和成本节约。2002年，两层聚天冬氨酸技术首次应用于一座承载I-84号公路的小桥地下通道。2013年，在服役11年后，CT DOT对这座桥进行了重新评估(图7)。在不久的将来，康涅狄格州交通部没有计划对这座桥进行额外的维护。

由于两层聚天冬氨酸体系的初步成功，在另一个I-84立交桥上对聚天冬氨酸技术与传统三层体系进行了面对面的评估(图8)。2002/2003年，CT DOT记录了两层聚天冬氨酸体系通过快速部署，比三层体系节省了大约6美元/平方米的时间和成本。英尺，每平方英尺间接节省成本18美元。步行时包括减少交通拥堵的好处。⁴三层体系的应用速度为383英尺²而两层体系的应用速度为504英尺/天²每天，生产率提高了31%。

在服役11年后，1199桥的三层和两层都在2013年接受了检查。2010年，一名第三方检查员对这座桥进行了检查，报告称桥两侧的锈蚀率不到2%。比较了三层和两层体系的性能。总的来说，传统的三层涂层系统更优越，几乎没有腐蚀迹象(图9)。两层涂层系统看起来很好，但确实有一些区域由于应用不足和表面处理不良而生锈。在适当应用聚天冬氨酸涂层的区域，涂层的状况仍然很好。