玻璃鱗片重防腐涂料的開(kāi)發(fā)研究

玻璃姜片重防腐涂料本項(xiàng)目研究的涂料具有一般普通涂料的不具有特殊性能。在市場(chǎng)上使用的普通反腐涂料通常低于100，保護(hù)時(shí)間通常為12年，原則上不耐寒、耐堿，在嚴(yán)格的腐敗現(xiàn)象下，無(wú)耐腐敗現(xiàn)象的缺點(diǎn)，也不能起到防洪的作用。玻璃鱗片上的重腐敗涂料可以在惡劣的腐敗環(huán)境中使用。適用溫度可達(dá)180c，耐大部分酸、堿、鹽、氯等侵蝕手段。對(duì)保護(hù)對(duì)象有長(zhǎng)期的保護(hù)效果，通常涂藥8年以上。在國(guó)際國(guó)內(nèi),玻璃鱗片重防腐涂料己廣泛用于海洋工程開(kāi)發(fā)設(shè)備,海上石油鉆井平臺(tái),油田及煉油廠輸送管道,跨海大橋河閘,艦船甲板。目前在國(guó)內(nèi)主要用于火電廠煙道脫硫防腐及氮肥廠、酸、堿廠等防腐。玻璃鱗片重防腐涂料,是以耐蝕樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì),薄片狀的玻璃鱗片為骨料和助劑組成的厚漿型涂料。所選用的玻璃鱗片很薄,能在涂層中重疊、平鋪、定向排列,成膜后使涂層結(jié)構(gòu),恰似魚(yú)鱗一樣,層層覆蓋,又如層層盔甲,形成致密防護(hù)層。本涂料具備了耐酸性、抗?jié)B水、水蒸汽和腐蝕離子性、耐熱、耐冷熱交換等幾項(xiàng)重要性能。在戶外,若將涂膜厚度控制在一定范圍內(nèi),則一次涂刮可維持10年、甚至15年以上而不需要定期維修。1引發(fā)劑、底漆的制備玻璃鱗片重防涂料是底漆、膠泥、面漆組成一套完整的涂料,在使用時(shí)加入一定量的有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑,用鈷鹽胺類(lèi)化合物為促進(jìn)劑,涂刮后使其固化。底漆直接使用樹(shù)脂加少量助劑調(diào)配而成,工藝簡(jiǎn)單。本項(xiàng)目不再對(duì)底漆進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)膠泥、面漆進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究確定玻璃鱗片重防腐涂料的膠泥、面漆生產(chǎn)工藝路線、并在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量基礎(chǔ)上改進(jìn)產(chǎn)品機(jī)械性能,增強(qiáng)產(chǎn)品的防腐性。2乙烯基酯樹(shù)脂重防腐涂料關(guān)鍵在施工后,在惡劣環(huán)境中不易受腐蝕,這對(duì)于設(shè)計(jì)配方、選擇樹(shù)脂鱗片及助劑的種類(lèi)是非常重要的,采用的樹(shù)脂必須具有耐腐蝕、耐溫。國(guó)內(nèi)外用于制作玻璃鱗片涂料的樹(shù)脂主要有表1中的4類(lèi)。從表中可以看出,前3種樹(shù)脂在使用溫度都在100℃以內(nèi),不能滿足煙道脫硫要求,乙烯基酯樹(shù)脂耐酸、耐堿,在非常惡劣的環(huán)境下對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行防腐,使用溫度液相可達(dá)140℃、氣相可達(dá)180℃。乙烯基酯樹(shù)脂是由環(huán)氧樹(shù)脂與甲基丙烯酸通過(guò)開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)而制得。它保留了環(huán)氧樹(shù)脂的基本鏈段,又有不飽和聚酯樹(shù)脂的良好工藝性能,它在適宜條件下固化后,表現(xiàn)出某些特殊的優(yōu)良性能。從雙酚A型乙烯基酯樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)中可以看出:在以上雙酚A型乙烯基酯樹(shù)脂的分子中,基團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,提供剛性、熱穩(wěn)定性;酯基(-C-O-)不易受堿、水的侵蝕;醚鍵(-O-)化學(xué)穩(wěn)定性好;R(常為-CH3)基團(tuán)對(duì)酯基有屏蔽保護(hù)作用,使其不易水解;羥基(-OH-)的存在增強(qiáng)了樹(shù)脂的浸潤(rùn)性和粘接力;乙烯基酯樹(shù)脂的活性交聯(lián)點(diǎn)(雙鍵)位于分子端部,易于交聯(lián)反應(yīng),因而乙烯基酯樹(shù)脂的固化度比不飽和聚酯樹(shù)脂的固化度高,這就進(jìn)一步提高了樹(shù)脂的耐蝕性。2.2縱橫比對(duì)涂層抗?jié)B透率的影響研制出適合填料用的鱗片是開(kāi)發(fā)玻璃鱗片重防涂料的關(guān)鍵。玻璃鱗片的片徑鱗片的片徑對(duì)涂料的性能有多方面的影響。一是片徑大、縱橫比(片徑/厚度)就大,鱗片混入涂料后帶入的空氣也多,氣泡率增高,直接影響涂層的抗?jié)B透性。而片徑過(guò)小、縱橫比就小,不利于鱗片在涂層中的平行排列,無(wú)序排列的比率增加,氣孔率也增加,這兩種情況都會(huì)影響涂層的抗?jié)B透性。通過(guò)多次配方的涂刮實(shí)驗(yàn),玻璃鱗片的厚度需要達(dá)到2μm～5μm(20目～40目)范圍,面漆選用80～100目才能保證在涂層中有數(shù)十層的排列。2.3利用玻璃晶片填充劑玻璃鱗片一次涂覆,其干膜要有150μm～300μm厚度。如果做成鱗片膠泥、則涂層厚度更大。在配方設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮加入消泡劑和觸變劑,以避免產(chǎn)生氣泡和涂刷時(shí)垂直面的流掛,消泡劑通?？捎霉栌?觸變劑視樹(shù)脂種類(lèi)不同可選用膨潤(rùn)土、白炭黑和氫化蓖麻油等。若單獨(dú)使用玻璃鱗片作填充劑,其施工性能不佳,若采用石墨和云母粉代替部分玻璃鱗片,能改善涂料的施工性能。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了下列助劑選擇。實(shí)驗(yàn)選擇出的觸變劑ARS型和PAG流變劑配合使用,效果較好,兩種助劑的加入,不但控制膠泥在涂刮后不產(chǎn)生氣泡,而且可以控制流掛的同時(shí)保持很好的流平性,PAG流變劑可以形成很穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀相互交叉的微纖維結(jié)構(gòu),當(dāng)涂料進(jìn)行攪拌時(shí),PAG微纖維沿應(yīng)力方向拉伸,因此,纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)漸漸被破壞,導(dǎo)致粘度的降低,有利于施工流平,使涂料得以正確應(yīng)用。當(dāng)涂料靜止時(shí),微纖維結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行自由移動(dòng),并重新恢復(fù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),粘度升高。這種作用對(duì)在涂料的抗沉淀和流平性之間建立一個(gè)好的平衡具有重要的作用,同時(shí)避免了在濕的涂層中發(fā)生流掛現(xiàn)象。3實(shí)驗(yàn)的組成3.1葉片的加入量玻璃鱗片的加入量對(duì)涂料屏蔽性影響較大,摻量在10%以下時(shí),鱗片含量少,不能形成多層屏蔽以阻隔腐蝕介質(zhì)的滲入,摻量過(guò)多時(shí),樹(shù)脂液不能充分浸潤(rùn)鱗片表面,為腐蝕介質(zhì)的滲入提供通道,還會(huì)使涂料的粘度高,流平性不好,進(jìn)而造成漆膜弊病。以鱗片的加入量為橫座標(biāo),分別以吸水率和抗剪強(qiáng)度為縱座標(biāo)繪出圖1、圖2。從圖1、圖2可以看出鱗片的加入量增加,吸水率上升;抗剪強(qiáng)度增大,但當(dāng)鱗片加入量大于25%,抗剪強(qiáng)度緩慢下降,通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,玻璃鱗片的加入量為20%～25%效果最好。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn),得出乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片膠泥的配方和面漆的基本配方。3.2乙烯基酯樹(shù)脂凝膠的基本制備和實(shí)驗(yàn)操作3.2.1橡膠污泥的基本組成3.2.2實(shí)驗(yàn)操作先將樹(shù)脂加入配漆罐內(nèi),投入鱗片、填料、助劑、溶劑,經(jīng)高速攪拌約3～5h,觀察細(xì)膩、均勻即可出料。3.2.3產(chǎn)品評(píng)價(jià)結(jié)果3.3適用的涂層劑和實(shí)驗(yàn)方法3.3.1由粘土制成的界面3.3.2實(shí)驗(yàn)操作在配漆缸里加入樹(shù)脂、鱗片、填料、助劑經(jīng)充分?jǐn)嚲谷肷澳C(jī)內(nèi)進(jìn)行砂磨,當(dāng)細(xì)度達(dá)到要求后,再經(jīng)配漆缸內(nèi)高速攪拌分散。3.3.3面漆產(chǎn)品評(píng)價(jià)結(jié)果5膠泥防腐涂層乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片重防涂料由底漆、膠泥、面漆組成,面漆兼具有彈性體之高韌性和乙烯基酯樹(shù)脂之韌性,使用后在腐蝕介質(zhì)與膠泥之間形成一道隔膜,能起到膠泥的彌補(bǔ)作用。膠泥是最重要的防腐層,鱗片在樹(shù)脂中重疊平行排列,構(gòu)成了對(duì)腐蝕介質(zhì)的層層阻擋,屏障了腐蝕介質(zhì)滲入到設(shè)備基體。底漆主要提供強(qiáng)面牢固的雙面接觸,其表面能提供足夠的平飽和雙健,致使涂料層能與膠泥組成一個(gè)完美的內(nèi)襯設(shè)計(jì),固化后產(chǎn)生堅(jiān)固耐蝕的界面防止腐蝕介質(zhì)入侵(圖3)。本實(shí)驗(yàn)研制的產(chǎn)品耐化性實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表7。6材料的選用結(jié)果主要考透濕系數(shù)、拉伸粘接強(qiáng)度、空隙率是玻璃鱗片重防涂料最重要的指標(biāo),拉伸粘接強(qiáng)度差,說(shuō)明膠泥中存在的氣孔多,受力強(qiáng)度差,導(dǎo)致透濕系數(shù)大,腐蝕介質(zhì)容易穿過(guò)涂層,到一定的