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聚氨酯防腐导静电涂料影响因素研究

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聚氨酯防腐导真石漆影响因素研究
□ 杨名亮,苏雅丽,徐静,彭毛来
(厦门双瑞船舶涂料有限公司,福建厦门 361001)

0 前言
随着石化工业的迅速发展,石油管道和储罐的表面防腐及安全问题,日益受到人们的重视,特别是石油管道和储罐中燃油之间的相对运动所产生的静电,若不及时排出,极易发生爆炸危险。因此在对石油管道和储罐进行防腐保护的同时,内壁涂料必须具有良好的导静电性能。
涂膜导静电性是导静电涂料最主要的性能, 通常用表面电阻率(Ps)来表征。GB/T 16906-1997《石油罐导静电涂料电阻率测定法》标准,确定了石油罐导静电涂料的表面电阻率为108~1011 Ω。涂料中导电填料添加量、干燥时间、浸油时间、涂膜厚度及基材等客观因素对涂膜导静电性能起决定性的作用,因此研究涂膜的导静电性能影响因素具有重要意义。同时涂膜的防腐性能对石油管道和储罐的运行安全也至关重要,采用电化学阻抗谱对其防腐性能进行研究,对防腐导静电涂料开发也意义重大。

1 试验部分
1.1 原料及仪器
1.1.1 原料
羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯固化剂、导电云母粉、助剂、填料、二甲苯、120#汽油、盐酸、硫酸、蒸馏水。
1.1.2 仪器
HCH-3000F测厚仪,高速分散机,QTG-A型涂膜制备器,YFT-2006型导静电涂料表面电阻率测定仪,电化学工作站。
1.2 导静电涂料制备及性能测试
1.2.1 导静电涂料制备
(1)聚氨酯导静电涂料甲组分制备:把树脂、填料和助剂加入罐中,高速分散,然后加入一定量导电云母粉低速分散,得甲组分。
(2)聚氨酯导静电涂料乙组分制备:把异氰酸酯固化剂和一定比例溶剂混合低速分散均匀,得乙组分。甲乙组分制备流程如图1所示。
聚氨酯导静电涂料制备工艺
1.2.2 导静电涂料样板制备
在室温条件下,将甲乙组分按一定比例混合,搅拌均匀,喷涂于75 mm×150 mm底材(钢板、聚酯膜)上,涂膜干燥后,进行表面电阻率测试。导静电涂料均匀喷涂于75 mm×150 mm钢板上,涂膜厚度100mm,干燥后进行后面电化学阻抗谱研究使用。
1.2.3 导静电涂料表面电阻率测试
测试前用无水酒精清洗试样,将YFT-2006型表面电阻率测定仪放在需测试样的表面进行电阻率测试。
1.2.4 导静电涂料的电化学阻抗谱测试
上面制备的样板作为工作电极,辅助电极为铂片电极,参比电极为饱和甘汞电极,电解液为3.5%的氯化钠溶液,测试条件为:交流电位幅值10 mV,测试电压为开路电位,测试频率为10-2~105 Hz。
 
2 结果与讨论
2.1 导电云母粉添加量对表面电阻率影响
由于添加型导静电涂料是通过导电填料粒子之间的相互接触形成导电通路来实现的,因此涂膜的表面电阻率与导电填料添加量之间有直接的关系。
图2是导电云母粉不同添加量对表面电阻率的影响。可以看出,随着导电云母粉添加量的增大,涂膜表面电阻率基本不变,等添加量达到21%(质量分数,后同)时表面电阻率发生数量级变化,表面电阻率由1011 Ω降到108 Ω,之后随着添加量的增加,表面电阻率基本不再发生变化。这是由于当导电云母粉含量在13%~19%时,导电云母粉的量较少,在涂膜中处于分散状态,导电填料粒子之间的距离比较大,没有相互接触形成导电网,所以表面电阻率比较大,基本不导电;当导电云母粉添加量≥21%时,涂料中导电网链已经形成,涂膜已经具有较好的导电性,表面电阻率较小达到108 Ω,再提高导电云母粉添加量并不会显著增加涂料的导电通路,因此,表面电阻率较小减缓趋于稳定。因此添加量为19%~21%时均能满足标准规定要求。
导电云母粉添加量对表面电阻率的影响
2.2 基材和涂膜厚度对表面电阻率影响
将导电云母粉添加量为21%的聚氨酯导静电涂料分别刷于聚酯薄膜和钢板上,刷涂不同厚度薄膜,对涂膜表面电阻率的影响如图3所示。
基材和涂膜厚度对表面电阻率的影响
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