防静电涂料范文

防静电涂料范文（精选6篇）

防静电涂料 第1篇

为了配合国家航空油料和舰艇油料委员会强制使用抗静电添加剂的有关规定,国家技术监督局早在1992年1月发布了强制性国家标准BG13348-92,规定“储罐内壁应使用防静电防腐蚀涂料,涂料体电阻率应低于109Ωm(面电阻率就低于108Ω)。”其后,1997年7月,又发布国家标准《石油罐导静电涂料电阻率测定法》(GB16906-1997),进一步对石油产品储罐防静电防腐蚀涂料作出涂层电阻率测定及施工验收的规范。

实施这两个国家标准以后,石油产品储罐已不再出现由静电引发的火灾或爆炸灾害。目前,国内生产防静电涂料的厂家存在的问题是:各地电阻率合格的涂料产品,实践中却出现涂装后的防腐效果、防锈年限差异极悬殊的情况。

1 防静电涂料概说

防静电涂料是导电涂料中,电阻值在105Ω～109Ω范围内的一组涂料,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。

导电涂料可分为利用高分子导电体的真性型(也叫本征或非添加型),及分散导电填料的分散型(也叫添加型),共两大类。真性型导电性高分子材料,虽已有商品化产品,但因价格较昂贵,故应用并不广泛、不普遍。

防静电涂料,基本上是由分散导电填料制成的分散型。国外市场的防静电涂料有下列三大类。

(1)复合系抗静电涂料(金属系:银、铜、镍;锌碳系:导电性碳;金属氧化物系:氧化锡、氧化锑处理之二氧化钛、加添锑之氧化锡等)。(2)界面活性剂系(第四级铵盐、磺酸盐、磷酸盐、烷基甜菜素型、烷基咪唑淋型、POE衍生物、烷胺、烷醚、甘油脂酸酯、聚乙烯基苯基三甲基氨盐、聚苯烯磺酸盐等)。(3)沉积系(金属系:金、钯;氧化物系:氧化铟锡、氧化镉锡等)。

石油产品储罐内壁用的防静电涂料,只有第一类之金属系、碳系,或金属氧化物系导电填料制成的涂料才适用。因为界面活性剂会不断流失到浸泡在涂层表面的石油产品中,导电性急剧衰退而丧失防静电功能;第三类的沉积系,对储罐内壁而言,工艺实施是不可能的。

2 防静电涂层结构对储罐防锈寿命的影响

防静电涂料在石油产品储罐内涂装,与其它工业对防静电涂料的要求很不一样,它必须同时满足两项要求:第一,涂装的对象是钢结构,因此除防静电功能外必须对钢铁有优良的防锈能力。因罐内涂层处于石油产品浸泡状态,而浸泡状态比大气环境更利于腐蚀介质渗透期7年以上。这个防锈期要求是合理的;第二,必须耐石油产品常年浸泡,且不污染产品或诱发产品变质。

据对1994年以来新造油库油罐防锈效果的调查报告,江浙的舟山、杭州、上海、温州、岙山等地的六个油库群,新造储罐绝大多数在涂装后使用才一年,就严重腐蚀,且有二例已严重到罐底部腐蚀穿孔漏油,其中一个罐漏油达2 t多。这些储罐用的防静电涂料,是使用碳系导电填料(炭黑、石墨)的环氧漆或聚氨酯漆。调查报告也引述了使用金属系或金属氧化物系导电填料的防静电漆配套涂层或单一涂层,自1993年涂装投入使用,已经超过6～7年,是甲方检查确认保护良好的优良实例。从防静电涂料漆层结构和防腐蚀基本原理加以分析,可知上述工程实例防静电漆的防锈寿命差异悬殊,在理论上确是必然如此。

防静电漆层结构对石油产品储罐防锈寿命长短的影响,主要有下列三个因素。

2.1 防静电漆层结构内导电填料

石油储罐导静电漆层中的粘结剂组分,如环氧树脂、聚氨酯树脂等聚合物本身是绝缘体。当添加导电填料所占体积比例达一定值、相应绝缘性聚合物的堆积密度小到一定值时,漆层结构内的导电填料粒子,就能相互接触或相互接近到两个导电粒子之间的聚合物膜很薄,薄到电子能克服势垒在漆层内流动,达到体电阻低于10Ω/m,从而具有防静电功能。因此,防静电漆层与石油产品储罐内壁的接触面,形成了极多由导电填料粒子与铁元素直接接触的微电池。若导电填料的标准电极电位比铁的标准电极电位较负,导电填料粒子便成为放出电子的阳极,使储罐钢板成为接受电子的阴极而受到防腐蚀保护;反之,所用导电填料的标准电极电位比铁的标准电极电位较正,便使铁成为腐蚀电池的阳极,使储罐钢板腐蚀速度大大加快,导致加速储罐腐蚀穿孔的严重效果。

使用无机富锌防静电漆,如海生牌T558导静电防腐涂料,喷涂在石油产品储罐内壁,实质就等如在罐内壁加覆牺牲阳极保护层,直至作为牺牲阳极的锌粉消耗尽,铁才会锈蚀。这和热镀锌的白铁皮不会生锈情况相同,所以国外也常将喷无机富锌漆叫作冷镀锌,以示其卓越的长年限防锈能力。国外使用无机富锌漆在石油产品储罐内壁的长期实践显示,干膜厚度100μm的无机富锌漆层,防锈年期可有7～10年。

目前常用于制造防静电涂料的导电填料,除锌粉之外,其它各种金属系、金属氧化物系及碳系的导电填料,其标准电极电位比铁的标准电极电位较正,因此所制得的防静电涂层对储罐内壁是腐蚀电池的阴极,使罐壁钢板成为阳极,当水分等腐蚀介质存在时,便发生电化学腐蚀。

从外观表征,就可看到漆层(阴极)下产生的氢气将漆层鼓起一个个小泡,挑破了泡泡,下面见到铁锈(Fe2O3XH2O),看到钢板腐蚀形成许多小麻点坑坑。

出现钢板腐蚀时间的长短,取决于水分多长时间渗到钢板与漆层接触的介面。如,对于碳系的炭黑,由于炭黑粒子表面一般寄附有1%～3%的水分,碰上喷漆时天气潮湿,溶剂挥发令水汽变为凝露掩埋在漆膜中,这些水分加起来足够令炭黑和钢板接触点出现电化学反应,是完全可能的。因此舟山半仙洞某一涂过炭黑系防静电涂料末装过任何物料的油罐,也发生了点状腐蚀,腐蚀速度极快。

2.2 漆层的抗渗透性

漆层阻抗水分和氧气渗透的能力,对防静电涂料防锈年限极为重要。目前国内的防静电涂料,只有无机富锌漆一种是以牺牲阳极原理防止油罐内壁腐蚀,其它品种防静电漆涂层全都使罐壁成为腐蚀电池的阳极,漆层作为阴极覆盖在阳极表层。阴极覆盖层必须能够阻隔水分氧气等渗透到铁的表面才能防止铁的腐蚀。如镀锡的马口铁,锡的标准电极电位-0.136伏特,成为阴极,但锡镀层能完全隔绝水分等介质的渗透,所以马口铁皮制的罐头受各种汁液浸渍都绝不锈蚀。阴极覆盖层防腐方法,最大危险是一旦让水分氧气等介质渗透到铁的表面,例如马口铁的锡层刮有损口之后,铁的腐蚀就会被急剧加快,比没有这保护层更坏。

任何涂料都不能像镀锡层那样绝对阻隔水分和氧气渗透,都有一定程度的可渗透性。涂料的抗渗透性主要与粘结剂的极性与填料的体积比例、填写料的几何形状及分散度有关,也和喷涂后成膜过程产生针孔的多少关系很大。综合这些因素,各类型不同品种的防静电涂层抗渗透性,是会有差别的。一些简易的检测方法,可定性地判定防静电漆层抗渗透性优劣:

(1)用10倍放大镜检查漆膜外观,应无孔穴无针孔。有针孔或孔穴或有漏涂,将会导致水分迅速扩散渗透的不良效果;

(2)用10倍放大镜观察,若漆面明显粗糙甚或可见粉团状凸起之颗粒,表示导电填料没有充分分散,水分将通过这些填料粒子之间的空隙快速扩散渗透;

(3)施工完毕,在漆膜固化或投入使用一段时间后,漆膜应能耐受适应力度柔软物体的揩擦,不会掉下漆膜任何组成物;反之,若能揩擦下漆膜的任何物料,证明粘结剂对导电填料或其它颜料的包裹覆盖不完全,亦即漆层中存在很多填料粒子之间的空隙,可让水分容易渗透扩散。例如,常听到用户反映储罐装油后的炭黑环氧或炭黑聚氨酯防静电漆,用手揩抹漆膜会沾上黑色,这一现象正说明环氧或聚氨酯基料对炭黑粒子的分散和包覆非常不足,存在很多漆层局部粘结力为几近零的空隙,因而抗渗透性差,防锈寿命短。

2.3 漆层干膜厚度

增加漆层干膜厚度,可相应延长其对罐壁的防锈年限。

无机富锌防静电漆,以牺牲阳极原理防腐,亦即靠锌粉放出电子换取铁不被腐蚀。因此,增加漆膜厚度等于增加锌的数量,增加可供电子的库存量。漆膜加厚,自然增加了自身可消耗的年期,使储罐防锈期相应地增长。国外用无机富锌漆涂装储存醇类、醚类、酮类等强溶剂型石油产品的储罐内壁,大多设计干膜厚度为100～125μm,通常已能有7年以上防锈期。

其它各种防静电涂料或高电阻防腐涂料,增加漆膜厚度的直接效能是加强涂层抗渗透性,提高阻隔水分等介质的能力,使水分等介质渗到铁表面的时间延长及渗入的水分数量减少,从而达到增加防锈年限的目的。国外石油产品储罐长期涂装高固体分环氧漆或环氧酚醛等高电阻防腐涂料的经验数据是,要求五年以上维修期的储罐内壁,漆层干膜厚度250μm左右、罐底和侧板下部约1 m有油析水相的位置、漆膜加厚到约300μm左右。防静电漆处于阴极覆盖层的电极电位状态时,选取的漆膜厚度不应低于高电阻率环氧漆的经验数值才合理。因为防静电漆的填料分散度相对较差等因素,都必须令防静电漆抗渗透性比高电阻率环氧漆差,漆膜厚度自然不应比高电阻率环氧漆薄。

3 石油产品储罐内壁涂层设计原则

3.1 石油产品储罐内壁油漆选择通用原则

国外大型炼油厂的储罐,依据不同油品的使用要求及不同结构类型储罐,而分别选择不同种类的涂料。一个有综合产品的炼油厂,几乎都会采用无机富锌漆、酚醛环氧漆、环氧漆及聚氨酯漆四类涂料,以分别满足不同的技术要求。通常是遵循下列通则选用涂料品种。

(1)苯类、醇类、醚类、酯类等有强溶解能力的石油产品,只使用无机富锌漆。

因为其它漆种均不能耐受这些石油产品的长期浸泡。例如,涂环氧漆的储罐,若贮存甲醇、丁醇、燃料级酒精等醇类产品和乙醚异丙醚等醚类产品时,连续贮存不能超过60 d;酮类酯类的大多数品种,更不能盛载于涂环氧漆的储罐。但涂装无机富锌淅的储罐,对上述产品的储存时间则无限制。

(2)要求工作温度较高的储罐,大多选择酚醛环氧漆。例如高含蜡的原油罐,设计工作温度高达80℃,就只能选择酚醛环氧漆。酚醛环氧漆不但能耐受较高浸泡温度且漆膜耐水性、耐硫化氢等腐蚀介质性能也优异,所以十分适合不同产地来源的原油储罐选用。

(3)浮顶罐内壁,宜选择耐太阳照晒以及耐磨擦性能较其它涂料品种优越的聚氨酯漆。

(4)没有上述特定要求的储罐内壁,大多选用环氧漆,特别是涉及盛载有卫生要求的物料,环氧漆更是首选涂料。

3.2 防静电涂料油漆配套方案讨论

(1)储罐内壁应以无机富锌漆为必用漆

因为除无机富锌漆之外,目前市场的所有其它防静电涂料品种,假若直接喷涂在储罐内壁,均会使罐壁成为腐蚀电池的阳极,一旦有水分渗过漆膜,罐壁的腐蚀就会加速进行。当储罐内壁有一层对铁有牺牲阳极功能的无机富锌漆阻隔开其上的阴极覆盖层时,储罐内壁才能避过被防静电漆层加速腐蚀的反效果。

以无机富锌做底漆,在涂装工艺上有利于喷砂除锈工程进度。因为无机富锌漆的表干时间只需约30 min,罐内仍需喷砂的表面就可喷砂,而漆膜不会粘结砂粒了。

无机富锌漆作为底漆使用,干膜厚度设计50μm便可。

(2)炭黑石墨作导电填料的防静电漆,只适宜作中间漆涂层。

因为碳的电极电位比铁电极电位高达0.915伏特,加上这类涂层抗渗透性较差,直接涂在罐壁上会使铁遭受严重加速腐蚀,是不合适的。但炭黑价格较廉,作为中间漆层使用,有一定经济合理性。

(3)以金属氧化物导电填料造的聚氨酯防静电漆或环氧防静电漆,作储罐内壁防静电最外层面漆是最佳配套漆层。因为这类防静电漆颜色浅,符合罐内用漆的传统要求。这类防静电漆的抗渗透性也比其它种类防静电漆好,用作面漆可令涂层有较长防静电防腐蚀寿命。

4 重点关注

为了杜绝石油静电引起的火灾爆炸事故,航空煤油及舰艇油料国家管理委员会明确规定,轻质油品均要加入抗静电添加剂,使油品从绝缘态(109Ω以上)变成导静电态(109Ω以下)。实际上为了安全起见,中石油、中石化、民航、部队实际使用的油品电阻率远低于109Ω。为了配合抗静电剂的使用,国家技术监督局,国家安全生产总局明确规定石油罐进行防腐处理时,必须采用导静电涂料。导静电涂料电阻率必须与轻质油品之电阻率相匹配。若涂料电阻率高于109Ω,则抗静电添加剂的投入使用将失去作用。目前国内使用的T1501、T1502抗静电添加剂电阻率均控制在109Ω以下,在建设部(GB50393)规定的1010Ω,1011Ω,显然是超出了规定的技术指标,必将深埋下火灾爆炸事故的隐患,应引起各界高度警惕,并注意采取可靠的防范措施。

APIRP2003、DOD-HDBK-263、MIL-STD-863D、BS等美、英标准均规定导静电涂料之电阻率为105Ω～109Ω。按照国家标准应与国际标准相接轨的原则,制定的石油罐涂料电阻率指标必须与国内外有关标准规定一致,即为105Ω～109Ω。

根据物理学常识规定:106Ω～109Ω系导静电体,109Ω以上系绝缘体,显然建设部规定的涂料(电阻率108Ω～1011Ω)是绝缘性涂料,潜伏着重大的静电隐患,这是石油石化涂料界企业需要特别警惕的。

2008年底,在北京召开的《军用钢制燃料储油罐内壁涂料通用规范》国家军用标准审定会上,再次确认石油罐导静电涂料电阻率为105Ω～109Ω。

国际技术监督局、国家经贸委、中石油、中石化等单位组成的石油罐导静电涂料专家组调研报告表明:石油罐导静电涂料的电阻率随着时间延长而增大(1012Ω),对该类涂料的电阻率必须控制在不大于109Ω,以避免因静电电位升高诱发静电火灾爆炸事故。石油罐按设计寿命为10～15年,资料表明导静电涂料经10年使用,涂层完好有效,而20%电阻率增大至1012Ω,因此从安全角度出发,考虑不可预计因素,备有安全系数,涂料电阻率控制范围上线必须小于109Ω,美国杜邦公司厚浆型导静电涂料、韩国三和涂料工业公司导静电涂料产品说明书中电阻率小于109Ω比较科学明确、可操作性强。

防静电、辐射及光晕的导电透明涂料 第2篇

技术特点

本项目选择SnCl4和SbCl3的共水解及氧化锡中锑的掺杂, 制备出晶粒发育完整、粒度分布均匀的纳米颗粒, 并实现锑在氧化锡中的掺杂。采用有机硅化合物对掺锑氧化物纳米颗粒表面包覆, 使其能均匀、稳定分散于溶液中, 通过喷涂方法形成均匀的导电薄膜。

市场情况

据调查, 国内电子行业每年对具有“三防”功能的导电涂料的需求量80万升至100万升左右。目前多从日本进口, 进口价为400元/升。国内尚无此类产品生产。

投资与效益

按照本项技术建成年产50万升至80万升规模的生产线, 其设备投资50万元到80万元, 生产成本可控制在100元/升以内。这相对于400元/升的进口价, 以本技术生产的产品具有很大的赢利空间。

转让方式

一次性转让。

单位:中科院理化所

地址:北京市海淀区中关村北一条2号

邮编:100080

防静电涂料 第3篇

利用纳米粒子粒径小、比表面积大、表面原子数多、表面能高、表面原子严重配位不足的特点, 将其制成浆料分散于传统有机涂料中制备高性能的纳米复合涂料是目前研究的热点课题。交流阻抗法 (EIS) 是评价有机涂层性能的一种有效的电化学方法[6,7], 它不仅可以用来研究涂层的保护、失效机理, 而且在涂层方法耐蚀性的快速评价方面, 具有广阔的应用前景。本方法运用交流阻抗谱, 重点研究了复配纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料对浅色水性防静电防腐蚀涂料防腐蚀性能的影响。

1实验部分

1.1原料

纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料, 实验室自制;双酚A型水性环氧树脂, 固化剂, 导电云母粉, 国产;复合铁钛粉, 万达科技有限公司;钛白粉等填料, 国产。

1.2设备及仪器

PC27-7H电阻表, 广州毅杰建筑材料有限公司;XL30型扫描电子显微镜, 荷兰Philips公司;Potentiostat/Galvanostat Model 263A测试系统, 美国普林斯顿公司。

1.3涂料制备

在水中加入一定量的润湿剂、分散剂、消泡剂等低速搅拌10min, 然后加入防锈颜填料, 在高剪切力作用下砂磨分散30min, 使细度小于50μm, 中速搅拌加入消泡剂、复配纳米浆料、水性环氧树脂、浅色导电云母粉搅拌30min, 最后加入流平剂、缓蚀剂和增稠流变剂等其他助剂, 充分混合均匀, 即制备得浅色水性环氧防静电防腐蚀涂料组分A。涂料B组分为不同类型的水性环氧固化剂。施工使用时, 将A组分和B组分按一定比例充分混合即可。

1.4性能测试及表征

1.4.1 常规性能测试

将A组分和B组分, 按一定比例混合均匀, 常温放置熟化30min, 然后按GB/ T1727-1992制膜, 常温放置养护7天后, 涂层的物理性能按照相应的国家标准进行测试:体积电阻率, 按GB/T 1410-79;附着力, GB/T 1720-89;耐盐水性 (5%NaCl水溶液) , GB/T 1763-89甲法;耐酸性 (5%H2SO4水溶液) , GB 1763-79;冲击强度, GB/T 1732-93;柔韧性, GB/T 1731-93;耐碱性 (5%NaOH水溶液) , GB 1763-79。

1.4.2 涂层抗静电性能测试

按GB/T 1410-79标准测试。材料的体积电阻Rv:两个电极接触或插入样品时, 施加到两个电极上的直流电压与流经电极间样品体积的电流之比。材料的体积电阻率 (ρv) :平行于电流方向的电位梯度 (E) 与电流密度 (f) 的比值。

将所制得的浅色水性环氧导静电防腐蚀涂料均匀涂在聚脂膜上, 用游标卡尺测量涂层长度、宽度及厚度, 用PC27-7H电阻表测量电极两端电阻, 每组试验取三对端点测量, 以算术平均值作为电阻率。在欧姆定律成立的范围内, 体积电阻与体积电阻率的关系为:

ρv = Rvδd/l (1)

式中:Rv 试样电阻, δ涂层厚度, d 涂层宽度, l 涂层长度。

1.4.3 电化学阻抗测试

将150mm70mm0.8mm的A3钢板用砂纸打磨除锈、除油后, 用涂膜制备器在钢板上涂上均匀的涂膜, 厚度80～100μm。室温自然干燥7d, 待其完全干燥后, 测量涂层厚度, 挑选样板比较均匀的涂层进行试验。用环氧树脂涂料封闭非工作面, 测试前再用1∶1的松香、石蜡混合物封闭边角处, 制备得涂膜电极。

采用美国普林斯顿公司的Potentiostat/Galvanostat Model 263A电化学阻抗测试系统。测试温度为室温, 扫描频率范围为100kHz～10MHz, 测量信号幅值为5mV。采用三电极测试系统, 其中电解质为3.5% (质量分数) 的NaCl溶液。通过比较涂层孔隙电阻, 分析电化学阻抗谱图, 来研究不同纳米浆料配比对涂层性能的影响。

2结果与讨论

2.1纳米浆料的对涂层改性的机理分析

罐内保护涂层的防腐蚀导静电性能与其最终形成的干膜的附着力和致密性密切相关, 涂层附着力越好, 颜填料与树脂之间的空隙越小, 分布越均匀, 其性能就越好。

从纳米SiO2本身结构来看, 其表面氧原子配位严重不足, 电子缺失严重, 小尺寸效应使其具有很大的比表面积, 表面能很高。这些特殊效应的综合作用使得纳米SiO2粒子在体系中能以很强的表面作用力和成键力与乳液大分子链相和无机相连接和键合, 配合其表面效应和小尺寸效应, 使得到的漆膜分子和颜填料之间紧密相连, 结构更加致密、坚实, 在提高涂层导静电性能的同时, 也有效地阻隔水分子、氯离子、氧气等对钢铁表面的侵蚀。

纳米TiO2的特点与纳米SiO2类似, 且表面活性更高, 因此纳米TiO2表面吸附的羟基很容易同高分子基料中的活性基团发生作用, 形成无机纳米粒子同高分子材料间的桥接作用, 同时又可与金属表面吸附的羟基脱去一分子H2O , 形成涂膜与基材之间的氧桥连接, 增强涂膜对基材的附着力, 提高涂膜的防腐导静电性能。

2.2添加不同比例纳米浆料对涂层性能的影响

对不同复配比例下的涂层进行了常规机械性能测试、导静电性能测试和耐化学浸泡性能测试。结果如表1所示。

通过表1可以看出, 添加纳米浆料对涂层的体积电阻率没有多大的影响。其中, 当纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料的配比较大时, 涂层的体积电阻率与未添加纳米浆料的相比反而有所增加。这可能是由于纳米TiO2的表面活性太高, 超过一定量时影响了导电云母粉的分散状态, 从而导致涂层的体积电阻率有所升高。当纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料的配比较大时, 涂层的耐酸性和耐盐水性反而没有为添加纳米浆料时的好。而当纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料的配比较小时, 涂层的附着力、耐酸性和耐盐水性能都变得更好。这说明纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料只有在合适配比时才能达到提高涂层性能的目的。

2.3添加不同比例纳米浆料后涂层电化学阻抗谱图

电化学阻抗法 (EIS) 是评价有机涂层性能的一种有效的电化学方法, 可以用来快速研究涂层的保护、失效机理。阻抗测量的结果极其灵敏地显示出涂层/基体金属界面的结构变化信息。一旦电解质溶液渗透到达涂层/基体金属界面, 在界面区形成了腐蚀微电池, 阻抗谱就会显示两个时间常数的特征[7], 出现两个容抗弧。其中高频段的容抗弧反映了涂层的性质, 而低频段容抗弧对应着涂层下金属腐蚀反应, 其出现的快慢一定程度上反应出涂层防护能力的优劣。本研究将添加不同比例纳米浆料后的导静电防腐蚀环氧涂层制成相同涂层厚度80～100μm, 在5%的NaCl水溶液中浸泡50d后, 测试分析涂层的电化学阻抗谱图, 结果如图1中 (a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 、 (e) 、 (f) 所示。

c=2∶1, d=1∶1, e=1∶2, f=1∶4)

图1中 (a) 、 (b) 和 (c) 分别是纳米TiO2/纳米SiO2为0∶0、4∶1和2∶1时涂层的电化学阻抗图, 在浸泡50d后其电化学阻抗图谱均呈现两个时间常数, 两个容抗弧, 但低频段容抗弧出现时间不同。在高频段, 纳米TiO2/纳米SiO2= 4∶1和纳米TiO2/纳米SiO2=2∶1时, 涂层的容抗弧直径反而比纳米TiO2/纳米SiO2=0∶0时涂层的容抗弧直径小。这可能与不同表面活性纳米浆料添加量有关, 由于纳米TiO2活性较高, 当纳米TiO2/纳米SiO2比列较大时, 会使部分纳米粒子之间发生团聚, 不仅起不到改善漆膜的目的, 反而会降低漆膜的致密性, 导致涂层的防腐蚀性能下降, 所以涂层的防腐蚀性能反而比为添加纳米浆料是涂层的防腐蚀性能好。

从图1中 (d) 、 (e) 和 (f) 涂层的电化学阻抗谱图可以看出, 随着纳米TiO2与纳米SiO2比列的逐渐减小, 在高频段, 涂层的容抗弧直径逐渐增大, 当纳米TiO2与纳米SiO2比例为1∶2时, 涂层的容抗弧直径最大, 此时复配纳米浆料充分发挥了自身的特点, 有效地填充了涂膜中的结构微孔, 改善了漆膜的致密性, 增强了漆膜与基材之间的附着力, 使涂层达到最佳的防腐蚀效果。但当纳米TiO2与纳米SiO2减小到1∶4后, 涂层的容抗弧直径反而变小。

2.4以涂层的微孔电阻进行评定涂层防腐蚀性能

国际上通常将1.172kHZ时涂层的微孔电阻Rpo, 作为评价涂层防腐蚀性能好坏的一个电化学指标。从涂层的微孔电阻可以推断漆膜对底材的附着力、漆膜中的结构孔洞和微小针孔、电解质穿过涂膜的速度、涂膜的降解等的变化情况, 结果较直观、可靠。添加不同比例纳米浆料后, 相应涂层的微孔电阻比较如表2所示。

由表2可以看出, 纳米浆料的添加有一个最佳的配比, 低于或高于此配比, 涂层的防腐蚀性能都会降低, 当添加的纳米TiO2与纳米SiO2浆料配比为1∶2时, 涂层的微孔电阻最大, 此时得到的涂层的致密性最好, 能够最有效的阻碍或延缓腐蚀介质侵入钢铁表面, 达到最优的的防腐效果, 这与上面的浸泡实验结果一致。

3结论

(1) 将一定量的纳米TiO2与纳米SiO2浆料复配加入浅色水性防静电防腐蚀涂料体系中, 确实能够起到纳米改性的作用, 提高涂层防腐蚀性能。

(2) 耐化学介质和电化学测试表明, 纳米TiO2与纳米SiO2浆料的最佳配比为1∶2时 , 涂层的致密性最好, 具有最优的综合性能。

摘要：考察了纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料配比对浅色水性防静电防腐蚀涂料涂层导静电性能、防腐蚀性能的影响。采用电化学阻抗测试技术对不同纳米浆料比例对涂层性能的影响进行了测试, 确定了纳米TiO2浆料与纳米SiO2浆料的最佳配比为1∶2。

关键词：纳米浆料,防静电,防腐蚀,电化学阻抗谱

参考文献

[1]刘斌, 李瑛, 林海潮, 曹楚南.新型多功能油罐涂料防腐蚀性能研究[J].腐蚀科学与防护技术, 2002, 14 (2) :86-88.

[2]Pokhmurs’ky V I i, Piddubnyi V K, Zin’I M, et al.Influenceof surface-modified conducting fillers on the properties of epoxycoatings[J].Materials Science, 2005, 41 (4) :495-500.

[3]彭清海.浅谈浅色环氧防静电涂料固化剂的选用[J].上海涂料, 2004, 44 (9) :22-24.

[4]Liang Hong, Eli Ruckenstein.Coating metal oxide particles viathe combustion of deposited polymer precursors[J].Journal ofApplied Polymer Science, 1998, 67 (11) :1891-1903.

[5]王宁, 陈永贵, 费振忠.浅色油罐导静电涂料的研制[J].现代涂料与涂装, 2007, 10 (9) :40-42.

[6]张鉴清, 曹楚南.电化学阻抗谱方法研究评价有机涂层[J].腐蚀与防护, 1998, 19 (3) :99-104.

浅色抗静电涂料的制备及性能检测 第4篇

随着现代科学技术的进步,不仅对抗静电涂料的性能要求不断提高,同时对抗静电涂料的涂装性能也越来越高。以往的抗静电涂料多以碳系填料(石墨、炭黑和碳纤维)、金属系填料(银、铜、镍及铁的合金等)、金属氧化物等为主要导电填料,大多数颜色较深,品种单一,难以满足现代涂料装饰性的要求。

本研究以聚氨酯改性环氧树脂为成膜物,引入具有特殊性能的浅色纳米ATO(掺锑二氧化锡)导电粒子[3,4],同时加入超分散剂等助剂,制备了可常温固化的含纳米ATO的浅色抗静电涂料。该涂料不仅具有良好的抗静电、附着力、弹性、耐候性和稳定性,同时还具有很好的装饰性,颜色可调,同时因纳米ATO的引入,大大地改善了涂料的耐粘污性和耐水性。

1 实验部分

1.1 实验原料

二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)(98%)北京中西远大科技有限公司;聚四亚甲基醚乙二醇(99%)上海中申化工贸易有限公司;双酚A型环氧树脂621(工业级)上海树脂厂;纳米ATO导电粉(平均粒径20～50nm,比表面积70～80m2/g)杭州万景新材料股份有限公司;超分散剂D-70(工业级)、流平剂BYK(工业级)和防尘助剂FCS-30(工业级)均来自维波斯新材料(潍坊)有限公司;其它试剂均为市售分析纯。

1.2 聚氨酯改性环氧树脂的合成

1.2.1 聚氨酯预聚体的合成

在干燥氮气的保护下,向装有温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入400份(质量份,下同)的聚四亚甲基醚乙二醇(数均相对分子质量为2000)和80.1份的二苯甲烷二异氰酸酯,以二月桂酸二丁基锡为催化剂,在搅拌的条件下,80℃恒温反应3h,反应结束后,冷却至室温,制得聚氨酯预聚体。

1.2.2 聚氨酯改性环氧树脂的合成

按一定比例向三口瓶中加入双酚A型环氧树脂621和上述合成的聚氨酯预聚体及扩链剂1,4-丁二醇,在搅拌的条件下,50℃恒温反应3h,反应结束后,制得聚氨酯改性环氧树脂。

1.3 涂料制备工艺

涂料制备工艺见图1和图2所示。

1.4 性能检测

涂料的物理力学性能按照国家标准进行测试。

采用ZC-36型三电极高阻仪测试抗静电性能,在100mm120mm的紫铜片单面涂覆涂料,每种测试采用5组试样在100V下做平行试验。

2 结果与讨论

2.1 导电填料对涂层电性能的影响

抗静电涂料的抗静电作用是通过掺入导电填料实现的,所以导电填料ATO含量(质量分数,下同)决定了该涂料的导电性。ATO含量对涂层体积电阻的影响见图3。

由图3可知,随着ATO含量的增大,涂料体积电阻率降低,涂料的抗静电性提高。当ATO粒子含量达到10%左右时,曲线突然急剧下降,导电性迅速提高,这是因为当ATO含量较低时,ATO粒子之间的接触或接近形成导电通道的机会较小,当ATO粒子的含量达到一定程度时,涂料的导电性迅速提高。同时,基体树脂含量高,黏滞力大,也不利于导电粒子的运动,涂层的体积电阻率较高;当ATO粒子的含量达到30%时,涂料的导电性变化几乎趋于平缓,进一步增加ATO的含量,对于涂料体积电阻率的改善没有很大帮助。因此,确定ATO粒子的最佳加入量为30%。

2.2 分散剂对涂层电性能的影响

掺杂型抗静电涂料是将导电填料直接分散于基体树脂中掺和而成的,由于基体树脂为有机聚合物,而导电填料为无机粒子,这种结构性差异使得基体树脂和导电填料间的分散性不良,难以形成均相体系,从而影响其导电性能。因此,为了改善涂料的性能,常需要加入分散剂。分散剂的加入量对涂层体积电阻率的影响见图4。

由图4可知,涂层体积电阻率随超分散剂D-70加入量的增加先明显下降后又升高。当分散剂的加入量达到0.8%～1.0%时,涂层的体积电阻率相对较小且较稳定,因此确定分散剂的加入量为0.8%～1.0%。

2.3 固化剂对涂层电性能的影响

抗静电涂料一般要求常温固化,而用于常温固化的环氧树脂固化剂主要有多元胺、改性胺类及低分子聚酰胺树脂。改性胺类固化剂具有优良的耐化学品性和柔韧性,固化速度快等优点,因此采用改性胺类固化剂作为环氧树脂的固化剂。固化剂用量对涂料性能的影响见表1。

由表1可知,随着固化剂用量的增加,涂层的抗张强度和电阻率均升高,但超过一定量时,又开始下降,综合涂料性能和经济效益,确定固化剂的加入量以10%～15%为宜。

2.4 涂层的物理力学性能

涂层各项物理力学性能见表2。

3 结论

本文以聚四亚甲基醚乙二醇和二苯甲烷二异氰酸酯为原料,在二月桂酸二丁基锡催化剂的条件下,反应制得了聚氨酯预聚体,并对双酚A型环氧树脂621进行了化学改性。之后以改性环氧树脂为成膜物,以纳米ATO(掺锑二氧化锡)为导电粒子,同时加入超分散剂、溶剂等助剂制备了可常温固化的含纳米ATO的浅色抗静电涂料。该涂料不仅具有良好的抗静电、附着力、弹性、耐候性和稳定性,同时还具有很好的装饰性,颜色可调。

参考文献

[1]张文涛,施利毅,钟庆东,等.钢板用浅色抗静电涂料的制备[J].中国涂料,2005,(9):2～3.

[2]傅敏,狄志刚,袁立新.浅色抗静电涂料的研制[J].涂料工业,2001,(9):7～9.

[3]秦长勇,古宏晨,方图南.新型多功能ATO超细导电粉体材料[J].上海化工,2000,(13):23～25.

新世纪汽车粉末涂料及静电喷涂技术 第5篇

目前,随着全球工业的飞速发展,造成的环境问题也日益突出。如何开展环境保护工作已成为亟待人们研究的重要课题。环境意识强烈的一些西方国家已经开发研究出具有低挥发性有机物的汽车涂料,并大量投入生产和运用。随着汽车行业的不断发展,为了美化汽车的涂膜外观,减轻其造成的环境污染,改进汽车喷涂技术显得尤为重要。

1汽车粉末涂料的组成

树脂、颜料、填料、固化剂和包括稳定剂、流平剂等助剂一同组成了汽车粉末涂料。粉末涂料与普通的涂料差别不大,但由于其不含挥发性的溶剂这一优点,所以属于环保型涂料的范畴。

2汽车粉末涂料的特点

(1)粉末涂料不含有有机溶剂这一特点,就非常有效地避免了中毒、火灾以及存在运输过程等一系列问题的发生。粉末涂料虽然会存在粉尘爆炸的可能,但只要控制好粉尘的浓度,是完全能避免粉尘爆炸的。

(2)汽车粉末涂料不含有有机溶剂, 也就不会造成因有机溶剂引发的空气污染,能有效保护环境。

(3)由于粉末涂料是完全的固体,可以通过采用闭路循环体系进行工作。此外,还可以回收再次利用操作过程中喷洒出来的粉末涂料,具有极高的利用率。

(4)粉末涂料较溶剂型涂料而言,其树脂分子量要偏大一些,因此喷涂粉末涂料的涂膜具有更强的耐久性。

(5)在实际对粉末涂料的涂装过程中,有关涂装工作人员可以控制涂膜的厚度。通常情况下,涂装一次,涂膜的厚度就可达到30至500微米,大大减少了施工步骤,不但提高了工作效率,而且极大程度上减少了资源的浪费。

(6)在实际喷涂过程中,粉末涂料的粘度不需要随季节的变化而进行调整。此外,喷涂的操作也十分方便,厚涂时也不会出现流挂等问题,适用于自动化生产。

3静电喷涂技术对粉末涂料的要求

在采用静电喷涂技术过程中,粉末涂料需满足以下几点要求。

(1)粉末涂料的细度在10至80微米之间达到的效果是最好的,且其分布范围越窄,产生的效果越好。

(2)从带电及加热时熔融流平情况等方面考虑,粉末涂料的粒子越接近球状, 其效果越好。

(3)由于粉末涂料的体积电阻过高时,粉末不易吸附在汽车工件上,过低则导致粉末不易带电,因此要选择适当的体积电阻。

(4)粉末涂料的表面电阻如果过低的话,就很容易造成位于汽车工件棱角处的电荷发生泄漏,从而使得工件上的粉末涂料脱落。因此,需保证粉末涂料具有高的表面电阻。

4汽车粉末静电喷涂技术

我们从设备、基本原理、工艺流程、技术特点四个方面对汽车粉末静电喷涂技术展开详细的分析及研究。

4.1设备

粉末静电喷涂的设备主要包含以下四个部分:供粉装置、供气系统、带电粉末喷枪以及回收装置。

4.2基本原理

汽车粉末静电喷涂的基本原理如下: 在喷枪的电极与接地的金属元件中施加30k V至90k V的高压直流电,通过压缩空气的方法将粉末涂料喷散到空气中。喷枪在放电过程中,会使周围的空气粒子产生电离,当这些带电粒子与粉末涂料的粒子产生碰撞时,就会形成带电荷的粉末粒子,汽车的金属表面就会吸附这些带电粒子。此外,粉末涂料具有较高的体积电阻, 这就使得已经被吸附住的粉末粒子具有较慢的释放电荷速度。由于释放电荷的速度慢,汽车工件表面才能指导绝缘破坏之前都能够源源不断吸附带电的粉末粒子。 在实际喷涂过程中,涂膜容易发生针孔现象,操作人员应当重视这个问题并采取相应的防护措施。

4.3工艺流程

汽车粉末静电喷涂有工件预处理、粉末静电喷涂、烘烤固化以及冷却这四道工艺流程。

(1)工件预处理。首先通过酸洗磷化的方法对汽车工件进行预处理,且需达到无锈、无油、表面平整的要求。此外,还应完全彻底清除焊接点的焊渣,防止焊接不结实的发生。对工件预处理一般需要经过电化学去油、酸洗、磷化、吹风、烘干等多项流程。

(2)粉末静电喷涂。粉末静电喷涂通常采用自动操作系统,分别从多个方向同时进行喷射。在喷射过程中需保证涂料厚薄一致,且喷涂均匀。此外,工件与喷枪之间的距离应保持在150毫米和250毫米之间。图一为粉末静电喷涂的具体工艺流程。

(3)烘烤固化。红外线烘箱及红外线隧道式烘炉都可用来烘烤固化。在实际烘烤过程中,需要注意的是,隧道式烘炉的炉温应保持在170至180摄氏度之间,烘烤时间在20至25分钟;对于箱式烘炉, 其温度应当保持在175至185摄氏度,烘烤20至30分钟即可。

(4)冷却。喷涂部件烘烤完成后,立即淬水冷却,并进行涂层质量检验。

4.4技术特点

汽车粉末静电喷涂技术具有以下优势:(1)实际操作简单,不易产生工件废品;(2)容易控制涂膜的厚度;(3)粉末静电喷涂技术对大部分粉末涂料均适合; (4)对大小不一、形状不同的工件均可以进行喷涂;(5)不含有溶剂,不会造成卫生安全问题。

5结语

防静电涂料 第6篇

1导静电涂料特点分析

1.1导静电涂料原理

对于含有导电微粒的高聚物来说,当导电微粒浓度达到一定程度后,体系内的导电微粒便会排成一个导电无线网链。这样排列起来的导电微粒便可以起到桥梁作用,将自由电子载流子从高聚物一端到达另一端,将绝缘体高聚合物转变为导体或半导体。此类高聚物的导电性强弱取决于导电微粒本性导电性和导电微粒构成的导电网链导电质量,导电微粒质量越高,高聚物导电性越强,则从宏观上测量出的电阻率越小。导静电涂料用于石油储罐,能够达到导电、电热、电磁屏蔽、导静电与消散静电等目的,在做好防腐工作的同时,降低雷击影响[1]。

1.2导静电涂料构成

(1)高聚物成膜物。高聚物作为导静电涂料成膜物质,是导静电涂料粘结剂,同时也是衡量化学性能、机械力学性能以及耐候性能等重要指标。现在常见的高聚物树脂包括醇酸、酚醛、丙烯酸、氟碳、聚氨酯等,且环氧树脂因具有良好抗渗性、附着力、耐化学性,以及较小电阻率与低收缩率,决定了其在实际应用中最为广泛[2]。

(2)有机盐类。有机盐类导静电剂系离子型有机化合物,包括阴离子和阳离子,可以通过涂膜表面浓度的变化来降低涂膜电阻率,来达到消散静电的作用。就实际应用现状来看,作用时间比较短,并且受环境温度、湿度、大气污染等因素影响较大,一般多用于纺织、塑料、皮革等行业,并不适用于设备腐蚀度高的石油化工行业。

(3)导电填料。包括金属粉末、碳系、无极金属氧化物与结构性高分子导电微粒等,并且碳系导电材料又分为石黑、炭黑、碳纤维与碳纳米管。结合石油化工业特点,在选择导电填料时,需要分析其耐化学性与价格,目前多选择用铝粉与锌粉。金属类导电填料具有良好的导热性与导电性,但是温度会对其导电性产生影响,产品性能稳定性低且成本高,比重大易沉淀结块,需要根据实际情况来选择。而无机金属氧化物主要包括钛白粉、二氧化锡、氧化锌等。

2石油储罐导静电涂料技术要点

2.1导静电涂料电阻率指标

电阻率指标Ps为导静电涂料选择重点分析技术指标之一,从电工学角度分析,Ps>109Ω则判断该材料为绝缘体,而导静电防腐涂料体积电阻率需要控制在104~108Ω·m,即表面电阻率Ps应在105~108Ω范围内。如果Pv>108Ω·m(Ps>109Ω)时,则材料为绝缘体,不能导静电。尤其是添加型导静电涂料与本征型导静电防腐涂料相比,添加型导线涂料导电微粒均匀性低,其导电稳定性比较低;本征型导静电防腐涂料,防腐蚀性差。就实际应用效果来看,添加型导静电防腐涂料会随着时间的增长而造成电阻率增加,需要严格将Ps控制在109Ω以下,避免静电积存放电而出现火灾爆炸事故。另外,石油储罐设计年限一般在10~15 a,导静电防腐涂料经过10年应用,涂层基本上可以满足实际应用需求,但是20%电阻率增大一个数量级,从运行安全角度分析,必须要将电阻率控制在109Ω以下。

2.2导静电涂料涂层厚度

在研究导静电涂料在石油储罐中的应用,需要重点控制好其设计厚度,要求土层固化完全后具有一定厚度,并能够满足产品标准技术指标,以及工程使用环境特殊指标。随着石油储罐使用年限的增长,其腐蚀程度也在增加,受电阻率增加影响涂层厚度在逐渐降低,抗渗性能减弱,会影响涂层作用效果。因此要合理设计导静电涂层厚度,一般石油储罐内壁涂层厚度要≥20μm,特殊情况≥350μm。

3石油储罐内壁导静电涂层实用控制方向

3.1内壁涂料选用原则

(1)强溶解能力石油。主要是指苯类、醚类、醇类、酯类等强溶解力石油产品,大部分涂料均不能长时间耐受此类石油产品的浸泡,一般应选择用无机富锌涂料。例如涂环氧涂料的石油储罐,如果用其储藏丁醇、甲醇等醇类产品和醚类产品时,连续储存时间应控制在60 d以内。而如果选择用无机富锌涂料涂装储罐,则可以放松对储藏时间的限制。

(2)环境温暖高储罐。对于环境温度比较高的石油储罐,在选择内壁涂料时,应尽量选择用酚醛环氧涂料。例如高含蜡原油罐,设计工作温度为80℃,为避免对石油产品质量的影响,应选择用酚醛环氧涂料。此类涂料具有较高的耐水性、耐腐蚀性,可以良好的应用于不同产地来源原油储罐。

(3)浮顶管内壁涂料。对于浮顶罐内壁涂料的选择,应尽量选择用耐太阳照晒,且耐摩擦性的种类,一般应选择性能优良的聚氨酯涂料。对于没有特殊要求的石油储罐,则可以选择用环氧涂料,尤其是卫生条件要求严格的物料,首选为环氧涂料。

3.2防静电涂料方案设计

(1)无机富锌涂料。目前市场上所存在的防静电涂料,如果直接将其涂装在石油储罐内壁,均会造成储罐内壁成为腐蚀电池的阳极,这样只有存在渗透涂膜的水分,势必会造成储罐腐蚀速度加快。而选择应用无机富锌涂料时,其对铁具有牺牲阳极功能,涂装后可以对阴极起到阻隔作用,降低腐蚀问题的影响。施工时选择用无机富锌涂料为底涂料,可以提高喷砂除锈工艺效率,因为无机富锌涂料表面干只需要30 min左右,罐表面可以直接喷砂,且涂膜不会造成砂粒粘结。

(2)炭黑石墨填料。选择炭黑石墨作为防静电涂料的导电填料时,应将其作为中间涂层,因为炭黑电极电位高于铁材料,并且土层抗渗性低,如果直接将其涂装在储罐内壁上,会加快储罐的腐蚀速度。但是与其他类型导电填料相比,炭黑价格比较低,可以选择将其作为中间涂层应用,可以获得较高的应用合理性。

(3)金属氧化物填料。选择金属氧化物导电填料制作聚氨酯防静电涂料或者环氧防静电涂料,将其作为石油储罐内壁防静电最外层涂料,且其颜色比较浅更适合实用要求。另外,与其他类型防静电涂料相比,此类防静电涂料具有更好的抗渗透性,将其用于储罐面涂料层,可以起到的良好的防静电、防腐蚀效果。

4结束语

将导静电涂料应用于石油储罐中,对提高其防腐蚀与防静电能力具有重要意义,不仅可以延长储罐服务年限,同时还能够降低雷击风险威胁。为充分发挥导静电涂料应用效率,需要重点做好技术分析,控制好电阻率与涂层厚度,且根据实际情况合理选择涂料类型,降低外界各项因素的而影响,从根本上发挥其所具有的作用。

参考文献

[1]宋广成,沈建荣,王远慧.导静电涂料在石油储罐中的实用剖析和建议[J].石油化工设备技术,2008,05:55~58+23~24.