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抗渗透酚醛环氧涂料的研制(下):研究分析了酚醛环氧树脂、固化剂类型、玻璃鳞片片径,360资讯网,ChinaNews360.com
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抗渗透酚醛环氧涂料的研制(下):研究分析了酚醛环氧树脂、固化剂类型、玻璃鳞片片径
2020年09月10日    阅读量:1158    新闻来源:360资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

2.2 活性稀释剂的选择

酚醛环氧树脂由于链段中苯环含量较高且旋转性较差,刚性比传统双酚A型环氧树脂高,涂膜的脆性大,因此在配方中添加适量的稀释剂来提高涂膜的柔韧性。环氧体系常用的稀释剂有非活性和活性两大类。非活性稀释剂不参与固化反应,仅起到降黏的作用,如二丁酯、苯甲醇等,具有一定的降黏增韧效果,但其在涂膜中会缓慢向外迁移,降低涂膜的防腐性能涂料在线coatingol.com


活性稀释剂的分子结构中含有环氧基团[6-7],除了具有降黏增韧效果性能之外,可以与固化剂反应成为交联网状结构的一部分,降低对涂膜防腐性能的不利影响。腰果酚改性环氧活性稀释剂在25 ℃下黏度为30~70 mPa · s,固含量≥98%可以有效地降低涂料体系黏度;其结构中R基团是含有不饱和双键的C15长链结构(见图2),这种结构使固化后的涂膜拥有良好的柔韧性、抗冲击性和防腐性能。因此本研究选用腰果酚改性环氧活性稀释剂。

腰果酚改性环氧活性稀释剂结构

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2.3 固化剂的选择

酚醛环氧树脂涂料要实现优异的抗渗透性能,尤其是对甲醇、乙醇、甲基乙基酮等强渗透小分子溶剂具有良好的耐受性,固化剂的选择非常关键。根据常用的环氧固化剂性能,选用耐化学性能较好的高官能度改性脂环胺类固化剂和Mannich碱固化剂,按照GB/T 11547—2008《塑料耐液体化学试剂性能的测定》的方法进行耐小分子介质浸泡增重率对比实验,见表3。

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固化剂耐介质浸泡增重率

由表3可知,在甲醇、乙醇、甲基乙基酮和乙二醇丁醚强渗透性介质中,改性脂环胺固化体系的涂膜增重率均低于Mannich碱固化体系;在溶解能力强的甲基乙基酮中,两种固化体系的增重均>15%,但Mannich碱固化体系未到28 d时,涂膜已经溶胀破裂,改性脂环胺固化体系则涂膜完好;


在甲苯、二甲苯、去离子水和酸碱化学试剂介质中,改性脂环胺固化体系的涂膜增重率也均低于Mannich碱固化体系。这是因为改性脂环胺固化剂具有4~6个官能度,高于Mannich碱的2~3个官能度,前者与酚醛环氧树脂反应,固化程度高,形成的涂膜交联密度高,因此其抗渗透性能更优。


2.4 玻璃鳞片的选择

片状的玻璃鳞片在涂膜中呈现平行、重叠和定向排列结构,形成鳞片层状屏蔽层,切断涂膜中的微孔,形成迷宫效应,延长腐蚀介质从涂膜表面渗透到基材表面的迁移路径,提高涂膜抗介质渗透的性能,实现对基材的长效防护。


2.4.1 玻璃鳞片片径的选择

理论上,玻璃鳞片越薄,片径越大,一定单位厚度涂膜中玻璃鳞片的层数就越多,涂膜的屏蔽性能就越好。市售玻璃鳞片的厚度一般都在2~5 μm,差别较小,主要差别在玻璃鳞片的片径上。根据SY/T 0319—1998《钢制储罐液体环氧涂料内防腐层技术标准》中附录A的方法测试了不同片径玻璃鳞片水蒸气透过率,见图3。

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玻璃鳞片径对水蒸气透过率和黏度的影响

由图3可知,随着玻璃鳞片目数增大,涂膜的水蒸气透过率呈降低趋势,涂料的黏度呈增高趋势。片径越大,玻璃鳞片的润湿变差,带入的空气也越多,孔隙率也越高,屏蔽效应则越低,涂层的水蒸气透过率也越大,因此玻璃鳞片片径不能太大;而粒径太小则不利于玻璃鳞片在涂层中的平行排列,迷宫效应降低,涂膜的水蒸气透过率有所增大,同时涂料黏度增高,影响施工性,因此玻璃鳞片的片径也不易太小。


玻璃鳞片目数为200目、325目时涂膜的水蒸气透过率较低,为0.02~0.025 g/(m2 · d · kPa),耐渗透性能优异;当玻璃鳞片目数为160目、200目、325目时涂料黏度为1 000~1 700 mPa · s,较为适宜高压无气喷涂,具有良好的施工性;因此,选用水蒸气透过率低、施工性能好的200~325目玻璃鳞片。


2.4.2 玻璃鳞片用量对涂膜抗渗透性能的影响

玻璃鳞片的用量对涂膜的抗渗透性能影响很大,按照HG/T 3344—2012《涂膜吸水率测定法》对不同玻璃鳞片含量涂膜的吸水率进行了测试,得到其关系图如图4。

由图4可知,涂膜的吸水率随着玻璃鳞片含量的增加先降低后增高,当玻璃鳞片含量在20%~25%时涂膜的吸水率最低,抗渗透性能最佳。当玻璃鳞片含量低于10%时无法形成有效的多层屏蔽效果抵挡腐蚀介质的渗透;当玻璃鳞片含量大于30%(质量分数)时,润湿效果降低,玻璃鳞片定向排列效果变差,涂膜容易出现微孔,涂膜吸水率明显增大,抗渗透能反而降低。因此配方中玻璃鳞片添加量控制在20%~25%最佳。

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玻璃鳞片含量对吸水率的影响


2.5 性能测试结果

根据使用环境和使用介质环境进行产品抗渗透性能和物理性能测试,结果见表4。

由表4可见,研制的高固体分耐小分子介质酚醛环氧玻璃鳞片涂料能够有效地抵抗甲醇、乙醇、甲基乙基酮等介质和不同浓度酸碱化学品的腐蚀,耐湿热和耐盐雾2 000 h涂膜无起泡、无生锈、无脱落。同时具有优异的物理性能:柔韧性2 mm、耐磨性(1 000 g/1 000 r)32 mg、附着力10.5 MPa。

抗渗透酚醛环氧涂料技术指标

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3 结 语

(1)以F51多官能团酚醛环氧树脂、脂环胺固化剂为成膜物质,腰果酚改性活性稀释剂作为降黏增韧剂,20%~25%的200目玻璃鳞片作为功能填料,研制了一种具有优异抗渗透性能的酚醛环氧涂料。

(2)通过测试,涂膜具有优异的耐渗透性能,能够有效抵抗甲醇、乙醇、甲基乙基酮等强渗透介质和不同浓度酸碱化学品的腐蚀,同时具有优异的柔韧性、耐磨性、附着力、耐湿热和耐盐雾性能,可广泛用于化工储罐、输油管道、原油储罐、内壁、油田钻井设施、石油化工厂设备和贮槽的防腐。


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