1.李艳红 2.陈宏书  2.郑建龙  2.张五龙  2.王结良  1.陈卫星

(1.西安工业大学材料与化工学院,陕西西安710032; 2.总后建筑工程研究所,陕西西安710032)

[摘要]固化剂的种类对环氧导静电涂料的各项性能影响很大,因此,固化剂的选择尤为重要。对酚醛胺T31、聚酰胺650两种固化剂进行比较试验,并对涂膜的力学性能(漆膜干燥时间、抗冲击强度、附着力、柔韧性)、导静电性能、耐油性能进行研究。结果表明:与聚酰胺650相比,酚醛胺T31配制的环氧导静电涂料具有优良的力学性能和耐油性能,且表面电阻率为108Ω,而聚酰胺650配制的涂料表面电阻率为1011Ω。因此,酚醛胺T31是环氧导静电涂料的最佳固化剂。

[关键词]环氧导静电涂料;固化剂;酚醛胺T31;聚酰胺650

[中图分类号]TQ630. 4　 　 　[文献标识码]A　 　 　[文章编号]1001-3660(2008)04-0035-0

0　引　言

导静电涂料是导电涂料中表面电阻率在105~109Ω范围内的一种涂料,用以消除静电放电产生的灾害或静电引力导致的各类生产障碍。使用导静电涂料对保证油品质量、确保安全生产、延长油罐使用寿命、减少清罐次数、减少轻质油品损失、避免因罐体腐蚀而造成油罐穿孔和油品跑损等方面,均有重要的意义[1-6]。

环氧树脂以其优异的耐油、防腐性能被誉为是导静电防腐涂料的最佳树脂基料。对于环氧树脂,只有在添加固化剂,干燥固化后才具有实用价值。固化剂的结构将直接影响环氧树脂的应用效果,对环氧树脂的各种性能影响很大,因此,固化剂的选择尤为重要。

环氧导静电涂料中选择的固化剂应满足耐油、耐腐蚀、固化速度快、无毒或低毒、不需诱导期、固化后有良好力学性能、价格较低等要求。环氧导静电涂料常需在现场、常温下较大规模地施工,因此选用常温、低毒或无毒的固化剂也同样重要。

本文对酚醛胺T31、聚酰胺650两种常温环氧固化剂进行比较试验,对环氧导静电涂料成膜时的力学性能(漆膜干燥时间、抗冲击强度、附着力、柔韧性)、耐油性能、导电性能等进行了研究。

1　试验部分

1.1　主要原料

环氧树脂E-20、钛白粉、胶体石墨、沉淀硫酸钡、硅烷偶联剂、分散剂、二甲苯、正丁醇、酚醛胺T31、聚酰胺650等。

1.2　环氧导静电涂料制备

1.2.1　涂料甲组分的制备

首先将改性环氧树脂溶于混合溶剂中,然后加颜料、助剂,搅拌均匀,经研磨机研磨到规定细度,即制得涂料甲组分。

1.2.2　涂料乙组分的制备

将固化剂溶于混合溶剂中,搅拌均匀,即制得涂料乙组分。

1.3　试样制备

按照GB T1727-1979《涂膜一般制备法》,将底材(马口铁片)表面处理干净后,涂料甲、乙组分按一定比例混合,均匀涂刷,待室温干燥后测试其性能。

2　结果与讨论

2.1　两种固化剂对漆膜物理性能的影响

在同一配方的基础上,分别选用酚醛胺T31和聚酰胺650作为环氧导静电涂料的固化剂,分别测试T31和650两种固化剂配制的漆膜的物理性能,测试结果见表1。

从漆膜的干燥时间来看,尽管表干时间和实干时间都符合性能指标要求,但是涂刷二道时650固化剂制备的漆膜干燥时间较长,而且以650为固化剂的涂膜的冲击强度几乎不符合性能指标。因此,从物理性能看,选用T31作为环氧导静电涂料的固化剂为宜。这是因为酚醛胺环氧固化剂T31的分子中含有酚羟基和胺类活泼氢,大大加强了反应活性,提高了胺基与环氧基团的固化反应速度,极易形成高度网状交联结构,使漆膜具有优良的物理性能。

2.2　两种固化剂对涂料导静电性能的影响

国家石化总局GB13348-92标准规定“油罐内壁”应使用导静电涂料[7-8],要求涂层的体积电阻率应低于108Ω·m,表面电阻率低于109Ω。本试验分别选用酚醛胺T31和聚酰胺650作为环氧导静电涂料的固化剂,测试了T31和650两种固化剂配

置的漆膜的表面电阻率,研究了两种固化剂对涂料导静电性能的影响,结果见表2。

由表2可知,以T31为固化剂的漆膜表面电阻率为108Ω,而以650为固化剂的涂层表面电阻率为1011Ω,后者不符合性能指标要求。这是因为酚醛胺环氧固化剂T31分子中所含苯环上的酚羟基具有催化作用,而且胺基连接在烃基上,故与环氧基团的固化反应速度快,使漆膜的黏度快速上升,从而有效地防止导电填料在漆膜中的迁移,使得导电填料在漆膜中均匀分布,降低了表面电阻率,故以T31为固化剂的漆膜表面电阻率大大低于以650为固化剂的漆膜表面电阻率。

2.3　两种固化剂的浸油试验

2.3.1　两种固化剂的耐油性

将以T31、650为固化剂制成的涂料板分别浸泡到汽油和航空煤油中,观察漆膜是否起泡、剥落、失色,考察耐油性,其耐由性见表3。

从表3可知,以650为固化剂的环氧导静电涂膜的耐油性较差,以T31为固化剂的涂膜具有优良的耐油性能。

2.3.2　浸油试验中两种固化剂对漆膜质量的影响

用于油罐内壁的环氧导静电涂料必须耐油性好,否则会引起涂层溶胀和变软,就会失去防腐作用,而溶胀现象可以通过浸油后漆膜质量的变化来体现。现分别将T31、650固化剂制备的涂膜浸泡到汽油中,漆膜质量的变化见表4。

由表4可知,经汽油浸泡的漆膜的增重随着浸油时间的延长而增加,且配套漆质量变化略大于底漆和面漆。当选用T31作为固化剂时,漆膜经汽油浸泡半年(180d),底漆和面漆几乎无增重现象(<0. 005g),配套漆增重0. 02g;当选用650作为固化剂时,漆膜经汽油浸泡半年,配套漆增重0. 10g,底漆增重0. 06g,面漆增重0. 05g。从浸油后漆膜的质量变化来看,以T31为固化剂的漆膜浸油后质量的变化小于以650为固化剂的漆膜,因此宜选用T31作为固化剂。

3　结　论

酚醛胺T31、聚酰胺650两种常温固化剂对环氧导静电涂料的性能研究具有重要意义。通过试验研究可得到以下结论:

1)从漆膜物理性能来看,与聚酰胺环氧固化剂650相比,酚醛胺环氧固化剂T31配制的环氧导静电涂料漆膜满足干燥时间要求,并具有优良的力学性能。

2)从涂膜导静电性能来看,酚醛胺环氧固化剂T31制备的环氧导静电涂膜的表面电阻率为108Ω,符合导静电涂料性能指标要求,而聚酰胺环氧固化剂650制备的涂膜表面电阻率为1011Ω。

3)从涂膜耐油性能来看,酚醛胺环氧固化剂T31制备的环氧导静电涂膜具有优异的耐油性能。

4)酚醛胺T31是环氧导静电涂料的最佳固化剂。

[参考文献]

[1]　林安,周苗银.功能性防腐蚀涂料及应用[M].北京:化学工业出版社, 2004. 1-20

[2]　李运德,李春,于一川.储油罐内壁导静电涂料防腐失效原因分析及对策[J].全面腐蚀控制, 2004, 18(3): 40-42

[3]　吴贤官,李成章,王塘.贮油罐导静电涂料涂装设计方案探讨[J]全面腐蚀控制, 2002, 16(3): 25-29

[4]　沈建荣,蔡启上,宋广成.石油产品贮罐内壁防静电防腐蚀涂料漆层结构与应用原理[J].石油化工腐蚀与防护, 2000, 17(2): 37-39

[5]　MobinM, MalikA U, Al-Fozan S, et a.l Corrosion failure of bottom  plates ofan above ground

storage tank [J]. JournalofFailureAnalysis  and Prevention, 2007, 7(1): 18-22

[6]　宋广成,黄添源,姜才兴.环氧导静电防腐蚀涂料在油罐上应用结果的分析[J].中国涂料, 2006, 21(11): 36-38

[7]　宋广成,李进.石油罐防腐应采用导静电涂料[J].石油商技,1994, (3): 30-31

[8]　宋广成,李进.石油罐导静电涂料电阻率测定法综述[J].石油化

工腐蚀与防护, 1997, 14(2): 48-49