陶瓷粉在重防腐耐磨陶瓷涂料中的应用

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’、维普资讯http://www.cqvip.com7—07一／防腐蚀工程2000年全国非金属材料防腐蚀技术与应用学术讨论会论文集2000年年刊陶瓷粉在重防腐耐磨陶瓷涂料中的应用，要苎霍金花-差塞z葛昌纯：一(1北京化工大学理学院．北京100029)(2北京市春昌陶冶材料研究所，北京100029)与丁f摘要：针对油田污水的腐蚀严重，冲刷磨损严重．而国内涂料的性能不适和实际应用的情况，研制开发了兀vr型重防腐耐磨陶瓷涂料。它是以环氧树脂为成膜物质．加人陶瓷粉作为耐磨填料。兀vr型重防腐耐磨陶瓷涂料具有高耐磨性、高硬度和优异的综合物理、化学、机械性能。本文着重讲了兀vr型涂料的成膜物质和填料以及涂层的结构与性能及问的关系。关键词陶瓷粉塞重防腐霄新；鲁峰寸嚣油田油气的集输管道、自喷井、注水井和很多，但是即船解决设备防腐．又具有很高耐地下管道等一些设备的内壁的腐蚀情况非常磨性的重防腐涂料目前还未见报道过。为了严重L1J，并拌有设备问的摩擦．液态介质冲刷提高涂料的耐磨性能．国外学者也作了大量的等作用。其中油田樗水对设备的损坏最严重。工作【2I4J：在各种成膜物质中加人高岭土、云因为油田污水成分复杂，油田污水不仅为原油母状玻璃片等物质提高涂料的耐磨性。其涂污染，而且在高温高压的油层中溶解了地层中料的应用领域主要集中在海上平台、轮船、汽的各种盐类和气体；又在采油过程中携带许多车制造业、机床等地方，但不适用于油田管道浮固体；油田樗水的总矿度很高；在采输过程内壁的使用。针对上述问题，研制开发了中又掺进各种化学试剂。所以油田污水目前兀vr型管道内壁重防腐耐磨陶瓷涂料。已经成为油田管道内壁腐蚀的主要危害源。2、配方设计其防腐任务是十分艰巨的。不难想象．即具有兀vr型涂料是一种高固份的重防腐涂很好的耐蚀性能，又具有很高的耐磨性能的涂料口J。它主要是由以下五部分组成：成膜物料是人们所渴求的。尽管国内外重防腐涂料质、固化剂、颜料、填料和溶剂。其中最重要的⋯⋯i；；i；i；i{；⋯；；‘；；}ii{iiiiii{；i{；i‘i；¨ii{ii；‘i；‘‘；；ii；i；iii；i；i-；；-；；⋯；ii；；‘；；iiiii{；；⋯‘；{}j；；iii；⋯i；；；tj⋯表2BW95-1涂料的主要性能4、结论项目性麓测试结果41BW95-1水性丙烯酸富锌涂料是一外观平整、均匀灰色种无污染的高效防蚀涂料，具有白干快、附着粘度2,0040S蛔度80口85m力强、施工方便等特点。嗣含量763％42在该体系中，锌粉占总不挥发份重量干燥时间表干：i0min实干：2h的70％时．防蚀性能最佳。硬度0卵酣着力1经5、参考文献秉韧性imm[1]云华．中国涂料，1999．(4)：5冲击强度5o．口n[2]J．Wolstenholmo，CorrosionScience，耐盐水性(336h)不起泡．无锈蚀耐盐葬性(168h)不起泡．无锈蚀1979，13：531；耐湿热性(SOOh)不起泡．无锈蚀[3]虞兆年．防腐蚀涂料和涂装，1994．北耐汽油性(50Oh)不起泡．无锈蚀京：化学工业出版社，P82耐候性{巳三年)不起泡．无铸蚀·20 维普资讯http://www.cqvip.com骑腐蚀工程2000年全国非金属材料防腐蚀技术与应用学术讨论会论文集2000年年刊是成膜物质．成膜物质的性质决定了涂料的附磨，针对如何提高耐磨性的问题，我们综合分着力、耐蚀性、柔韧性等许多性能。选择适当析了大量的国内外有关资料，并进行了大量的的成膜物质是关键。实验与筛选，最后选定陶瓷粉作为耐磨涂料的2l主要成膜物质的选择填料。因为：①陶瓷粉是无机填料，与环氧树作为重防腐涂料的主要成膜物质，目前较脂、溶剂等不发生反应，在固化过程设有新物普遍厦用的三个树脂品种：环氧树脂，聚氨脂质生成；②陶瓷粉成分在固化过程中收缩小，橱脂，含氯的乙稀类树脂。其中聚氨脂树脂一涂层的内应力小；③陶瓷粉与环氧树脂紧密结般为双组分即吉有异氰酸酯组分和羟基组合，形成致密的保护层；④陶瓷粉本身的硬度分。由于聚氪脂树脂涂料里含有少量游离的很高，耐磨性很好．是最常用的磨料。陶瓷粉异氰酸酯基，它易与大气中的潮气和水份反应的种类很多，天然陶瓷可达数百种之多1l，铡并对人体健康有所影响。含氯的乙稀类涂料如：高蛉土，粘土，硅钙石．镁橄榄石．蓝柱石，多为由热塑性树脂溶解在混合溶剂中配制成透明石．石英等等．其中组成陶瓷的元素主要的单组分挥发性涂料，难以形成高固体化的厚是0，S，ca，Al，Ba．H等。陶瓷成分的分子式膜涂料。而环氧树脂能同各种树脂．填料和助很复杂。但基本组成可简化看成sio2，AI，、荆良好的溶解．配制成一系列的常用重防腐涂SiN．SiC，I-I2O等。其中H2O也是陶瓷粉重要料。鉴于涂料的综合物理、化学、机械性能和一项，存在方式是不同形态的结晶水。另外还施工性能的要求。我们选用环氧树脂作为我们有ZrO。M日0，GrO等。F1型涂料的特点是的成膜物质。为了适应各种填料的要求，达到重防腐和耐磨．以此为出发点选择陶瓷种类。一定的涂料性能指标．我们选用几种环氧树脂Ab是刚玉的主要成分，它是世界上最耐磨混用。其中一种是双缩水甘油醚型的双官能的物质。SiO2和SiC也是常用的磨料成分，由团环氧树脂．它不仅作为主要成膜物质参与成于硬度比较高且耐磨．常被用作加工为刃具。膜，而且还由于是粘度低的液态物质．还起着在填料中加人一定比例的M~O，可以降低整很重要的稀释剂的作用。这样可以避免过多体的热膨胀系数。提高涂料耐温度激变性。的有机溶剂挥发造成的气孔，致使涂层不致陶瓷粉的种类．数量，大小，空间结构对涂密，形成缺陷，也可以节约能源，减少环境污染料性质有很大影响。因此选择陶瓷粉的种类．以及对旌工人员的损害。数量，大小，空间结构是提高涂料综合性的关2．2固化剂的选择键环节。F1_r型重防腐陶瓷涂料是属于高固份、3、结果与讨论双组分涂料，要求所用固化剂的黏度较低，使31陶瓷粉种类的选择用期较长，与漆料成膜后的涂层具有足够的强丢料品对涂料的耐蚀性和物理机械性度和韧性。由此使涂层具有抵抗外界机械磨能具有相当、的影响。首先选择单一的陶瓷损和化学离蚀的良好性能。因此固化荆与成粉如：Ak03、SiO2、SiN、MgO等作为填料与环膜物质的交联固化效果是采定涂层性能的关氧树脂配制成涂料。实验结果表明．陶瓷粉的键。加人使涂料的综合性能都有所下降：有的涂层兀型高性能重防腐陶瓷涂料所用的固比较脆；有的附着力不好；有的流动性很差，特化剂为无毒的胺改性固化荆L6j，在涂层中有别粘稠；有的涂层流挂现象严重。总之，选取良好的分散性，所固化的涂层具有良好的韧性单一品种陶瓷粉作为填料是不可取得。根据和密实性。在5℃以上可使涂层充分固化。陶瓷粉各自的特点和他们之间的协同效应以23填料及大量的实验验证，本实验最后确定选用A、F1T型重防腐陶瓷涂料的主要特点是耐B、C三种特定的陶瓷粉混用，以达到理想的效·21· 维普资讯http://www.cqvip.com防腐蚀工程2000年全国非金属材料防腐蚀技术与应用学术讨论舍论文集2000年年刊果。同时对陶瓷粉的表面进行一定的化学处本实验采用物理分层方法¨“J，通过使理。以提高表面的亲油性，使HC'B值很高J，用三种不同分子量的环氧树脂，可使A、B、C以便使陶瓷粉在涂料中具有更好的分散三种不同构造的陶瓷粉，有机地分布在不同分性[。子量的环氧树脂中，层与层之间由于环氧树脂32陶瓷粉结构的选择能很好的相溶，涂料的各层之间没有明显得过由于陶瓷粉的生产及加工工艺不同，即使渡。逸底、中、表三层是无法分得清楚的，衔接同一种陶瓷粉由于生产方法不同，陶瓷粉在空的很好。每一个陶瓷粉颗粒均被涂上环氧树间结构上也是多种多样的。为了探明陶瓷粉脂。紧紧的包在固化膜下。通过陶瓷粉和环氧结构对涂料性能的影响。我们选择了不同形状树脂的台理调配，使得涂料同时具备了陶瓷的的A种陶瓷粉进行了实验，其结果如表1所刚性和环氧树脂的韧性。示表2不同构型的冉瓷糟颗粒及不同分子量的表1同结构的陶瓷扮颗粒形成裱层的性能对比表环氧树脂在涂料中的位置作用及作用、＼、目结构片状不规她立球型标准陶瓷粉尚瓷糟的空环氧树脂的接层中的性能、、＼结构体结构结构的种类间构型分子量位置作用柔韧性{Ⅱ肌)321G8，n731一能够黠紧底A实心球型大底部．起到牢固附着力{级)442GB172O一79黏结基体的作用。抗冲击性Kg／crn305050GB11732—93环氧树赌贯耐磨性nag(750g／46443D20I穿商瓷粉内500转)．DG131768—79IB多空球型由由姊限度，达的到蔼最台大。由表一可以看出：球型结构陶瓷粉在柔韧牢固涂层结构，保护藿涂性、附着力、抗冲击性能方面要优于片状结构体。和不规则立体结构的陶瓷粉，尤其是在耐磨性起到润滑作用．面且可以方面，充分显示了球型结构的优点。所以我们c空心球型小表增加涂层表面的硬度与选用球型结构的陶瓷粉。耐磨性。粒径小豹陶瓷粉颞粒与环氧树脂更易形3．2F1型重防腐尚瓷涂料的配方及性成致密的涂层。这是由于陶瓷粉的粒径小，表能面积大，易吸附成膜物质而成为准交联点，陶F1型重防腐陶瓷涂料配方的基本组成瓷粉与环氧树脂的结合更牢固，形成的涂层的为：环氧树脂20％、溶剂与增韧剂15％、各种附着力、抗冲击性能及耐磨性等指标均很优填料的总和65％、主剂：固化剂=15：1(室温良。所以选用微米级或亚微米级的陶瓷粉。固化)。31三种不同构造的球型陶瓷粉在涂料表3FTr型重防腐冉瓷楝辩的物理机械性能表甲的作用：测试项目指标测试标准陶瓷粉的加入或多或少地会影响环氧树漆膜外观灰色(光泽)目测脂成膜，同时降低成膜物质在基体上的附着嗣音量，％r87GB／11723一蛆力。这是由于环氧树脂与陶瓷粉形成的准交表干．h4GB们728—79实干．h24GB／r1728—78联点的结合力比原来环氧树脂本身的交联点柔韧性，级05GB11731—93的结合力要弱。从而导致漆膜的附着力和抗附着力，级1GB／11720—79冲击性能、柔韧性等都要下降。为了把这种影冲击强度．Kg50GB厂n732—93硬度D55G帅730—93响降到最小，本实验采用了A、B、C三种不同耐磨眭{碍榔转20GB／n768—79球型的陶瓷粉混用进行实验研究。如表2所黏度．s56GB／T1732—93示：耐热实验．℃149OB3J一9922· 维普资讯http://www.cqvip.com防腐蚀工程2000年全国非金属材料防腐蚀技术与应用学术讨论会论文集2000年年刊表3、4所示为F1vr型重防腐陶瓷涂料的着力、极强的抗冲性能、优良的耐磨性能；性能3．丌了型重防腐陶瓷涂料不仅可以涂覆由图1所示硬度与时间曲线可以看出：当在金属表面．而且还可以涂覆在非金属表面；温度低时(t5℃)，图层全部固化时间稍长一丌了涂料不仅能在油田管道内壁涂覆使用，些，实干24小时，3—4天可以投入使用；当温而且还可以应用在海上平台、石油化工、造船、度高时(25℃)．图层全部固化时间可缩短一航空等设备上；些，实干24小时，2—3天可以投入使用。4该涂料固化快，一般在涂覆3—4天后，表4F1型重肪腐陶瓷涂料的耐蚀性能表即可使用。在较低温度下，T<15℃，适量加腐蚀介质介质浓度程抱时间实验结果入固化促进剂，也会加速固化过程，缩短工期。盐酸10％室温168小时无变化5、参考文献醋酸lO％室温168小时无变化[1]樊志文、杨艳春，油田管道内壁的有机硝酸10％室温168小时无变化硫酸10％室温168小时无变化涂层保护(一)，涂料技术，1993，(3)：29氨水加％室温l部小时无变化[2]柏木荣一，昭58—34863、昭58—3464氢氧化钠50％室温168小时无变化l3JH．．X~xasmHaB．Km&}L畔Ba丙酮室温168小时无作用刊轻微甲醇室温168小时无变化SU1177321乙醇室温168小时无变化【4JH．Xaxa删髓BK中aH且ee的丁酮室温168小时戈变化SU1742284甲苯室温168小时无变化汽油室温168小时无变化[5]李国菜、张感盛、管从胜，重防腐涂料，油田污水室温l0个月无变化化学工业出版社，1999[6]H舒尔兹编，黄照柏译，嘲瓷物理及化{’‘’学(上、下)修订第五版，中国建筑工业出版社[7]龚共金．改性已二胺制备TG301环氧ijll‘，一；一树脂室温固化剂，中国胶粘剂，1994，4(1)：35‘[8]李肇强，现代涂料的生产及应用，上海科学技术出版社]：．．．．．——[9]柯博、黄志杰、左美祥、马全利，纳米H■，^图l硬度与时间曲线Si在涂料中的应用，涂料工业，1998(12)：4、结语29兀T型重防腐陶瓷涂料具有以下主要性f10]W．FtmkeandH．Marase，Xvtla能特点：Fatipe~Congre_~sBook2，Netherlands上漆膜致密，抗渗性好，具有严酷条件下AssociationofCoatingsTechnologists，Nvvt，优异的防护性能。在油田枵水，以及酸、碱、盐Amsterdarm，l980p：387等腐蚀介质中能长期使用；[11]NipponpainCoLtd，UKpatentNo2．F1型重防腐陶瓷涂料具有很好的附2192399A(1987)