| 石油贮罐内壁抗静电防腐蚀涂料的研究-华夏防腐工程部 | | 1 前 言
随着石化工业的迅速发展,石油贮罐表面防腐及安全问题日益受到人们的重视,特别是石油贮罐的静电危害,若不及时排除静电,容易产生爆炸危险。因此,在石油贮罐的防腐保护同时,内壁涂层必须具有良好的导静电性。国家石化总局ＧＢ13348—92标准规定“油罐内壁”应使用抗静电涂料。要求涂层的体积电阻率应低于108Ω·ｍ,表面电阻率低于109Ω。本文采用改性环氧聚氨酯为基料,添加导电性二氧化钛、石墨及导电炭黑配制油罐内壁抗静电防腐涂料。
2 实验部分
2.1 涂料配方油罐内壁抗静电防腐涂料的配方如下:
2.2 试板的制备
将试板表面处理成Ｓａ3级(ＧＢ8923—88),用无水乙醇擦拭,晾干。按甲组分∶乙组分=1∶4(质量比)比例配漆,调整粘度,在试板上涂二道底漆,然后再均匀涂二道面漆。室温下放置7ｄ后进行性能测试。
2.3 涂层的性能测试
按国家标准测试涂层的物理化学性能。取100ｍｍ×120ｍｍ的紫铜片,浸入3%的稀盐酸中5ｍｉｎ,取出后用清水冲去酸液,再用软棉布蘸去污粉和水浆打磨紫铜片表面,除去污液和氧化物,直至铜片表面光洁。用清水冲洗干净,然后用洁净的纱布揩去水分,在约100℃烘箱中干燥,待用。在紫铜片一面涂覆涂料(二道底漆和二道面漆),采用ＺＣ-43型三电极高阻仪测定涂层的抗静电性。采用5组试样,在100Ｖ、250Ｖ下作平行试验。
3 结果与讨论
3.1 涂层的物理化学性能
油罐内壁抗静电防腐涂料的性能指标见表1。
3.2 成膜物的选择
涂料的性能随成膜树脂、颜填料和其他助剂的种类、用量及厂家不同有很大的差异,特别是树脂基料占支配地位。耐油防腐性优异的环氧树脂,在防腐涂料中被广泛采用。目前我国有些厂家生产的胺固化型抗静电环氧涂料,其防腐抗静电性也可以满足油罐设计要求,但胺固化剂在防腐性能、毒性、施工条件要求等方面不是特别理想。若采用国外重防腐涂料用固化剂(如ＮＣ-541),其价格又太贵,且漆膜干燥时间受气候条件限制,特别是低温下固化比较困难。根据我国北方地区气候条件及施工条件,以环氧树脂改性聚氨酯树脂的体系较为理想。其电阻率低于Ｅ-20环氧树脂(改性后树脂电阻率108～109Ω),且低温施工性好,防腐性和导静电性也完全满足油罐抗静电涂料的要求。
3.3 导电填料的选择
涂料中添加铜粉、锌粉、不锈钢粉、导电炭黑、石墨、导电云母、氧化锡等导体或半导体,可制成不同的抗静电涂料。以金属填料为主的抗静电涂料导电性好,但价格贵;铜粉、银粉价廉,但易氧化,易沉底结块,不便于施工;超细高炭石墨、导电炭黑等碳系导静电颜料,导电性、防腐性好,可满足防腐抗静电要求,但涂膜附着力和耐渗油性差,颜色较深。为了解决上述问题,采用新型导电性二氧化钛和高碳石墨及导电炭黑配合,实现抗静电功能。这不仅解决了过多石墨及炭黑含量的漆膜附着力差、颜色深的问题,而且解决了单独用导电性二氧化钛成本高的问题。
3.4 导电填料用量的影响
抗静电涂料中导电填料必须相互接触,才能形成电子传递。通过反复实验发现,石墨与基料配比与电阻率的关系如图1所示。由图1可知,石墨/基料配比低于0 2时不导电;石墨/基料配比为0 3～0 7时,处于导电状态;石墨/基料配比大于ＣＰＶＣ时,涂层电阻率上升。导电填料(石墨)的用量与电阻率的关系存在着3个区域,如图1所示,其中第一、三区是不可取的,配方设计时石墨的用量只能在稳定的第二区域确定,在第二区域内,涂层的电阻率随石墨用量的增加而下降,同时防腐性能也下降(见表2)。
炭黑和基料配比与电阻率的关系如图2所示。由图2可知,炭黑/基料配比小于0.03时,电阻率变化不明显;大于0.03时,电阻率明显下降;大于0.08时,电阻率达到可导电程度,但炭黑/基料配比大于0 08时,涂料的假塑性太大,不易应用。炭黑表面必须用偶联剂处理后方可使用。超导电炭黑用量也是从炭黑/基料配比为0.04时起明显下降,但是随超导电炭黑用量的增加,涂料的增稠性大,其配比只能在0.04～0.06之间来确定(见表3)。
由以上分析可知,随石墨及超导炭黑含量的增加,涂料的导静电性可以满足,但防腐性能变差,故选择二氧化钛颜料来改善其导静电性,并降低ＰＶＣ含量,提高漆膜的物化性能。通过实验,发现二氧化钛与基料配比与电阻率关系如图3所示。
实验中发现,抗静电涂料中添加针状二氧化钛,其导电性稳定且具有一定的遮盖力。二氧化钛与基料配比为0.42～0.68时,完全可以达到抗静电的要求,但在生产中必须掌握好分散时间及转速,因为二氧化钛是针状,必须使颜料之间相互接触,充分混匀,且不破坏二氧化钛的结构,才能导静电。用二氧化钛配制的抗静电涂料,其耐油性、防腐性、物化性能较好,可以制成白色抗静电涂料(见表4)。但二氧化钛颜料的价格较贵,通过二氧化钛与高碳石墨、导电炭黑的合理复配(图4),既能降低成本,又能得到浅色漆膜,可获得物化性能好的抗静电涂料。
复配颜填料与表面电阻率的关系见图4。从图4可见:随复配颜填料用量的增加,电阻率下降;复配颜填料用量达20%时,可以满足抗静电涂料的要求。以往抗静电涂料中颜料用量达35%左右,才能达到导静电的要求;高于45%时,虽然电阻率低,但其物化性能和耐油性下降。因此,复配颜填料用量在18%～30%之间来选择。
如上所述,为了兼顾导静电性和防腐性等综合性能,设计抗静电防腐涂料时,按图1给定的第二区域内选择导电石墨的用量尽可能少。另外根据图2、图3选择炭黑和二氧化钛的用量。采用正交试验在图4中找到最佳结合点。另外,基料生产过程应严格控制羟值和ＮＣＯ含量。乙组分的羟值控制在110±10ｍｇＫＯＨ/ｇ,ＮＣＯ含量控制在8±0.5%;施工时ＯＨ∶ＮＣＯ=1～1 1比例才能确保涂层的抗拉强度、电阻率和防腐性能。
编辑：盐城华夏防腐工程部-贮罐防腐 | |
|
