漆霧凝聚劑配方分析

漆霧凝聚劑,又稱造渣劑、除漆劑,是對(duì)噴漆室內(nèi)被循環(huán)水收集到的過噴油漆進(jìn)行處理,生成沒有黏性的能固液分離的漆渣的藥劑。隨著現(xiàn)代涂裝技術(shù)的發(fā)展,涂裝過程中的過噴油漆因具有黏性,會(huì)黏附在水泵、管道,出現(xiàn)堵塞噴嘴等問題,影響設(shè)備的正常運(yùn)行。加入漆霧絮凝劑能快速消除水體中油漆的黏性,并將漆霧凝集成多孔浮渣漂浮于水面,易清除打撈,防止噴漆漆霧處理系統(tǒng)中油漆對(duì)各種設(shè)備及管道的黏附及堵塞,并使噴漆室保持清潔,從而保護(hù)了工作環(huán)境及操作人員的健康。

1.背景1.1油漆的基本組成及作用涂料就是通稱的油漆，是含有顏料或不含顏料的以樹脂和油制成的化工產(chǎn)品。基本成分典型代表物主要作用成膜物質(zhì)又稱基料天然樹脂、各種合成樹脂使涂料牢固附著于被涂物表面形成連續(xù)涂膜，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定著涂膜的基本特征分散介質(zhì)如酯、酮、烴、水使成膜物質(zhì)分散而形成粘稠液體，本身不能成膜，助于改善涂料施工和涂膜的某些性能顏、填料鈦白、鉻黃、滑石粉、碳酸鈣著色和改善涂膜性能，增強(qiáng)涂膜的保護(hù)、裝飾和防銹作用，亦可以降低涂料成本助劑催干劑、流平劑、分散劑、防結(jié)皮劑、固化劑本身不能單獨(dú)成膜，但在涂料制造、貯存及施工過程中，顯示了重要作用，并能賦予涂膜某些特殊功能1.2涂料成膜方式可以分為非轉(zhuǎn)化型和轉(zhuǎn)化型1.2.1非轉(zhuǎn)化型成膜非轉(zhuǎn)化型成膜，就是在常溫下靠溶劑揮發(fā)干燥成膜，其特點(diǎn)是成膜過程中聚合物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溶劑揮發(fā)后殘留涂料組分形成涂膜。這類涂料的樹脂分子量很高，靠溶劑揮發(fā)便能形成干硬涂膜，表干極快，故多采取自然干燥方法，干燥速度取決于溶劑的揮發(fā)速度。聚合物在成膜后，還可以被適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑溶解，因?yàn)樗蔷€型聚合物。屬于這種成膜方式的有硝化纖維素漆、過氯乙烯樹脂漆、熱塑性丙烯酸漆、乳膠漆等。1.2.2轉(zhuǎn)化型成膜轉(zhuǎn)化型成膜，就是靠油漆中樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)成膜。屬于此類成膜方式的涂料樹脂分子量較低，它們通過縮合、加聚或氧化聚合交聯(lián)成網(wǎng)狀大分子，形成固態(tài)涂膜，轉(zhuǎn)化型成膜具體可分成以下三類。1）氣干型：利用涂料中成膜樹脂與空氣中的氧氣和水蒸氣反應(yīng)固化成膜。2）固化劑固化型：此類涂料多為雙組分涂料，兩個(gè)組分之間有很高的化學(xué)活性，因此在常溫下能固化成膜，并且混合以后只有4－8h的使用期。組分之間的混合比對(duì)涂膜性能和干燥影響很大。如環(huán)氧、聚氨酯和不飽和聚酯等都屬于這種成膜方式。3）烘烤固化型：這類涂料樹脂中的各基團(tuán)在常溫下的化學(xué)反應(yīng)性很弱，但加熱到較高溫度時(shí)，基團(tuán)之間將快速地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使涂膜交聯(lián)固化。主要品種有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯漆、熱固性聚氨酯、環(huán)氧烘漆和有機(jī)硅涂料等。2.漆霧凝聚劑的組成與分類為了減少漆渣在設(shè)備上的粘附，方便打撈漆渣，提高漆霧捕獲效率，常在循環(huán)水中加入并維持少量化學(xué)物質(zhì)（漆霧凝聚劑又稱除漆劑、造渣劑、涂料絮凝劑），這些物質(zhì)與被水捕捉的油漆粒子接觸通過化學(xué)反應(yīng)破壞油漆粒子的功能基團(tuán)，使之脫穩(wěn)、消粘，并聚集為具有一定粒度的絮凝體（稱為漆渣），與水分離。2.1根據(jù)漆霧凝聚劑性能分類根據(jù)漆霧凝聚劑性能可以將其分為強(qiáng)堿分散型、凝聚吸附型、水性漆霧凝聚型。2.1.1強(qiáng)堿分散型2.2.1.1組成強(qiáng)堿分散型漆霧凝聚劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉、碳酸鈉等組成，或者可以適當(dāng)加入廢油。2.1.1.2作用機(jī)理使漆霧皂化，皂化反應(yīng)能有效地破壞漆霧結(jié)構(gòu)，消除其粘性，生成一種不溶于水的堿皂物質(zhì)，分散在水中。2.1.1.3性能抗粘性高，分散性好，對(duì)設(shè)備防蝕效果好，如果和廢油配用，其效果更佳，而且成本低。但由于是強(qiáng)堿性溶液，易使漆霧的某些成分溶解于水中，使水變混濁，降低凈化效率；另外漆渣下沉易變硬。2.1.2凝聚吸附型2.1.2.1組成凝聚吸附型的漆霧凝聚劑，包含有無機(jī)堿、兩性金屬鹽、高分子絮凝劑等。如氫氧化鈉、硅酸鈉、聚合氯化鋁、硫酸鋁、氯化鋅、聚丙烯酰胺、聚酰胺等。2.1.2.2作用機(jī)理反應(yīng)分二步進(jìn)行，首先由堿和兩性金屬鹽經(jīng)水合作用而生成金屬氫氧化物的絮凝物，在中和漆霧外層電荷的同時(shí)使漆霧凝聚，凝聚粒子之間又通過相互碰撞而粘結(jié)成絮塊，再由高分子絮凝劑吸附架橋起交聯(lián)作用，結(jié)合成更大的絮凝物。作用機(jī)理如圖1.1所示：圖1.1凝聚吸附型漆霧絮凝劑作用機(jī)理2.1.3水性漆霧凝聚型2.1.3.1組成水性漆霧凝聚型的漆霧凝聚劑包含有：三聚氰胺樹脂膠體、陽(yáng)離子高分子絮凝劑、無機(jī)堿及鹽類、消泡劑等。2.1.3.2作用機(jī)理水性漆霧凝聚型的漆霧凝聚劑的作用機(jī)理：主要是中和漆霧膠體電荷，破壞膠體的穩(wěn)定性，經(jīng)高分子聚合物絮凝。2.1.3.3性能水性漆霧凝聚型的漆霧凝聚劑的性能特點(diǎn)是：抗粘性高，泡沫多，易分散，有沉降性，其性能與水性涂料的特性有關(guān)。生適量泡沫，幫助絮凝物上浮。這三種類型的漆霧凝聚劑的性能不一樣，但其作用機(jī)理都是先通過有效的物理化學(xué)反應(yīng)破壞漆霧結(jié)構(gòu)，消除其黏性，形成疏松的漆渣分散在水中，然后通過無機(jī)、有機(jī)絮凝劑在中和外層電荷的同時(shí)，使漆渣凝聚，凝聚粒子之間又通過相互碰撞而粘結(jié)成絮塊上浮或下沉便于打撈收集。因?yàn)樯细⌒推嵩阌谑占驌?，現(xiàn)在噴涂車間使用的凝聚劑大部分為上浮型。2.2按漆霧凝聚劑的組成分類漆霧凝聚劑一般是雙組分或三組分的，其中A組分為脫黏劑；B組分為絮凝劑；C組分為PH調(diào)整劑，在各組分中一般會(huì)含有（或根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況單獨(dú)添加）消泡劑（不含聚硅氧烷類）、殺菌劑、金屬緩蝕劑等助劑。2.2.1脫粘劑：A組分為脫黏劑，其成分為高分子表面活性劑，當(dāng)過噴的漆霧隨噴漆室的空調(diào)風(fēng)落到循環(huán)水中時(shí)，由于表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透、分散作用將漆霧粒子迅速分散成小顆粒。油基團(tuán)包裹漆霧顆粒，親水基團(tuán)伸向水中并破壞涂料的功能基團(tuán)，顯著地降低了界面自由能，改變了粒子的表面性質(zhì)，因而防止了粒子的聚集，消除其黏性。2.2.2絮凝劑B組分為高分子絮凝劑。凝聚作用主要通過以下兩方面進(jìn)行：由于氫鍵、靜電、范德華力的作用對(duì)膠粒有較強(qiáng)的吸附結(jié)合力；因?yàn)楦呔酆隙鹊木€形高分子在溶液中保持適當(dāng)?shù)纳煺剐螤?，從而發(fā)揮吸附架橋作用，把許多細(xì)小顆粒吸附后纏結(jié)在一起。絮凝劑的主要成分為聚丙烯酰胺，相對(duì)分子質(zhì)量一般為：1.0~1.5*106。有機(jī)絮凝劑的還有DMC-AM共聚物、聚二甲基二烯丙基氯化銨、DMDAAC-AM共聚物、雙氰胺--甲醛類陽(yáng)離子絮凝劑、化學(xué)改性天然高分子絮凝劑等；無機(jī)絮凝劑有硫酸鋁、三氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等2.2.3PH調(diào)整劑一般用氫氧化鈉作為PH調(diào)整劑，聚丙烯酰胺在氫氧化鈉的作用下，可起水解反應(yīng)，水解時(shí)形成聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉的共聚物，形成陽(yáng)離子型高分子絮凝劑，含極性基團(tuán)的涂料顆粒亦為極性分子，因此相互具有吸附作用。部分水解后的聚丙烯酰胺，產(chǎn)生部分的帶電部位，這些帶電部位所帶的電荷為同性，因同性電荷相斥，使高分子主鏈由原來的卷曲狀分子鏈伸展開來，延伸為最大長(zhǎng)度，增加吸附面積，提高了架橋能力，所以部分水解的絮凝劑效果要優(yōu)于非離子型絮凝劑效果。為了增強(qiáng)造渣效果還需要補(bǔ)充分散劑、消泡劑、防腐蝕劑等。2.3常見的原料與作用2.3.1粘土粘土屬于吸附包裹漆霧，防止漆霧相互附著，將漆霧轉(zhuǎn)換成不粘附的松軟泥漿。可以用于漆霧凝聚的粘土類有膨潤(rùn)土、硅藻土、蒙脫土、白土等；2.3.2廢油漆霧凝聚劑中的廢油，可覆蓋在設(shè)備金屬表面上形成油膜，防止漆霧粘附在設(shè)備及管路上。2.3.3防霉劑防霉劑主要用于防止溶液在長(zhǎng)期運(yùn)行中長(zhǎng)霉，腐敗發(fā)臭。3.漆霧凝聚劑的舉例分析：3.1聚丙烯酰胺的配制配制質(zhì)量比為0.1%的PAM(聚丙烯酰胺)，并按PAM：NaOH=1:0.2（質(zhì)量比）堿化。堿性水解可使聚丙烯酰胺卷曲的高分子鏈(如圖1.2)充分伸展開成支鏈結(jié)構(gòu)(如圖1.3)。高分子絮凝劑的結(jié)構(gòu)對(duì)絮凝效果的影響很大，線性結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子絮凝劑絮凝效果要好于環(huán)狀和支鏈結(jié)構(gòu)的絮凝劑。圖1.2卷曲的PAM分子鏈段圖1.3伸展的PAM分子鏈段3.2三聚氰胺甲醛樹脂的配制三聚氰胺甲醛樹脂是三聚氰胺在鹽酸的水溶液中與甲醛進(jìn)行羥甲基化反應(yīng)制得的，產(chǎn)品具有低黏度和高交聯(lián)活性，其甲氧基基團(tuán)能和分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、羧基、氨基等的高分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因而廣泛地用作漆霧絮凝劑、紙張濕強(qiáng)劑、涂料的固化劑和木材加工中的膠黏劑等。三聚氰胺甲醛樹脂漆霧絮凝劑最佳的反應(yīng)條件：n(三聚氰胺)：n(甲醛)：n(鹽酸)=1：2：1，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為3h。3.3參考漆霧凝聚劑配方3.3.1粘土型漆霧凝聚劑配方化合物名稱質(zhì)量百分比（%）備注硅藻土2.0-4.0%/有機(jī)膨潤(rùn)土3.0-5.0%有機(jī)物插層改性的膨潤(rùn)土羥基纖維素醚0.2-0.5%/水93.0-96.0%/3.3.2雙組