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      聚氨酯防腐導靜電涂料影響因素研究

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      聚氨酯防腐導真石漆影響因素研究
      □ 楊名亮,蘇雅麗,徐靜,彭毛來
      (廈門雙瑞船舶涂料有限公司,福建廈門 361001)

      0 前言
      隨著石化工業的迅速發展,石油管道和儲罐的表面防腐及安全問題,日益受到人們的重視,特別是石油管道和儲罐中燃油之間的相對運動所產生的靜電,若不及時排出,極易發生爆炸危險。因此在對石油管道和儲罐進行防腐保護的同時,內壁涂料必須具有良好的導靜電性能。
      涂膜導靜電性是導靜電涂料最主要的性能, 通常用表面電阻率(Ps)來表征。GB/T 16906-1997《石油罐導靜電涂料電阻率測定法》標準,確定了石油罐導靜電涂料的表面電阻率為108~1011 Ω。涂料中導電填料添加量、干燥時間、浸油時間、涂膜厚度及基材等客觀因素對涂膜導靜電性能起決定性的作用,因此研究涂膜的導靜電性能影響因素具有重要意義。同時涂膜的防腐性能對石油管道和儲罐的運行安全也至關重要,采用電化學阻抗譜對其防腐性能進行研究,對防腐導靜電涂料開發也意義重大。

      1 試驗部分
      1.1 原料及儀器
      1.1.1 原料
      羥基丙烯酸樹脂、異氰酸酯固化劑、導電云母粉、助劑、填料、二甲苯、120#汽油、鹽酸、硫酸、蒸餾水。
      1.1.2 儀器
      HCH-3000F測厚儀,高速分散機,QTG-A型涂膜制備器,YFT-2006型導靜電涂料表面電阻率測定儀,電化學工作站。
      1.2 導靜電涂料制備及性能測試
      1.2.1 導靜電涂料制備
      (1)聚氨酯導靜電涂料甲組分制備:把樹脂、填料和助劑加入罐中,高速分散,然后加入一定量導電云母粉低速分散,得甲組分。
      (2)聚氨酯導靜電涂料乙組分制備:把異氰酸酯固化劑和一定比例溶劑混合低速分散均勻,得乙組分。甲乙組分制備流程如圖1所示。
      聚氨酯導靜電涂料制備工藝
      1.2.2 導靜電涂料樣板制備
      在室溫條件下,將甲乙組分按一定比例混合,攪拌均勻,噴涂于75 mm×150 mm底材(鋼板、聚酯膜)上,涂膜干燥后,進行表面電阻率測試。導靜電涂料均勻噴涂于75 mm×150 mm鋼板上,涂膜厚度100mm,干燥后進行后面電化學阻抗譜研究使用。
      1.2.3 導靜電涂料表面電阻率測試
      測試前用無水酒精清洗試樣,將YFT-2006型表面電阻率測定儀放在需測試樣的表面進行電阻率測試。
      1.2.4 導靜電涂料的電化學阻抗譜測試
      上面制備的樣板作為工作電極,輔助電極為鉑片電極,參比電極為飽和甘汞電極,電解液為3.5%的氯化鈉溶液,測試條件為:交流電位幅值10 mV,測試電壓為開路電位,測試頻率為10-2~105 Hz。
       
      2 結果與討論
      2.1 導電云母粉添加量對表面電阻率影響
      由于添加型導靜電涂料是通過導電填料粒子之間的相互接觸形成導電通路來實現的,因此涂膜的表面電阻率與導電填料添加量之間有直接的關系。
      圖2是導電云母粉不同添加量對表面電阻率的影響?梢钥闯,隨著導電云母粉添加量的增大,涂膜表面電阻率基本不變,等添加量達到21%(質量分數,后同)時表面電阻率發生數量級變化,表面電阻率由1011 Ω降到108 Ω,之后隨著添加量的增加,表面電阻率基本不再發生變化。這是由于當導電云母粉含量在13%~19%時,導電云母粉的量較少,在涂膜中處于分散狀態,導電填料粒子之間的距離比較大,沒有相互接觸形成導電網,所以表面電阻率比較大,基本不導電;當導電云母粉添加量≥21%時,涂料中導電網鏈已經形成,涂膜已經具有較好的導電性,表面電阻率較小達到108 Ω,再提高導電云母粉添加量并不會顯著增加涂料的導電通路,因此,表面電阻率較小減緩趨于穩定。因此添加量為19%~21%時均能滿足標準規定要求。
      導電云母粉添加量對表面電阻率的影響
      2.2 基材和涂膜厚度對表面電阻率影響
      將導電云母粉添加量為21%的聚氨酯導靜電涂料分別刷于聚酯薄膜和鋼板上,刷涂不同厚度薄膜,對涂膜表面電阻率的影響如圖3所示。
      基材和涂膜厚度對表面電阻率的影響
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