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銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方
2019年10月28日    閱讀量:2924    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

銅合金是以純銅為基體,加入一種或幾種其他元素所構成的合金材料,具有優異的物化性能、良好的加工性能以及某些特殊的機械性能,在電氣工業、電子工業、交通工業、輕工業、建筑等行業得到廣泛應用。


銅合金在與大氣和海洋環境相互作用的過程中,表面能生成鈍態或半鈍態的保護薄膜,使部分腐蝕受到抑制,但是在含有H2S、SO2 等腐蝕性氣體的大氣中,以及在高溫、高濕、高鹽的海洋大氣環境及海水中,則容易出現綠銹、坑蝕、脫成分腐蝕等,如船舶上的銅合金管道等管路設備,如果不采取有效的保護措施,將會出現嚴重的腐蝕,從經濟效益、施工工藝等各方面考慮,涂裝防腐涂料是最簡單有效的保護方式。


國內目前對銅合金管路大多采用酸洗進行表面處理,然后刷涂氯化橡膠涂料、醇酸涂料或環氧煤瀝青防腐涂料的保護體系,但涂料附著力不佳,尤其在海水浸泡條件下,易出現涂層大面積脫落的現象,影響涂料整體的防腐性能,進而引起管路、設備的腐蝕,因此需要研制一種附著力優異、防腐性能好的銅合金用防腐涂料來解決目前存在的問題涂料在線coatingol.com

 

1 實驗部分

1.1 主要原料

環氧樹脂:雙酚A 型,雙酚F 型,聚氨酯改性環氧樹脂;固化劑:改性芳香胺類、聚酰胺類、改性脂環胺類等;顏填料:云母氧化鐵紅、氧化鐵紅、沉淀硫酸鋇等;助劑:分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑等;溶劑:二甲苯、丁醇等。

1.2 試驗設備

電子天平BS2000S,北京賽多利斯儀器公司;砂磨分散多用機JDF-400,上海現代環境工程技術研究所;鹽霧腐蝕試驗箱Q-FOG-CCT1100,美國Q-Panel公司;電子拉力機WDW-20,上海華龍測試儀器廠。

1.3 涂料的制備

將環氧樹脂、各種顏料、填料、助劑及溶劑加入研磨罐中,通過高速攪拌機進行混合,分散均勻,然后用砂磨機研磨至細度達到要求,補加余下的樹脂和助劑,調節黏度,過濾,包裝。

1.4 性能檢測

測試樣板的制作:手工除銹達St 3 級( 按GB8923—1988),清掃干凈碎屑,然后進行涂料的施工。涂料性能檢測標準見表1。

涂料性能檢測標準

銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

涂料性能檢測標準

2 結果與討論

2.1 基體樹脂的選擇

基體樹脂是涂料的主要成膜物質,具有黏結涂料中其他組分形成涂層的功能,只有樹脂與基材之間結合良好才能保證涂層對基材良好的防護效果,同時樹脂也是保證涂層具有良好機械性能的基礎,樹脂對涂料和涂膜的性質起決定性作用。環氧樹脂的結構中含有羥基、醚鍵和活性極大的環氧基,它們使環氧樹脂的分子和相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵,同時環氧基在固化劑作用下發


生交聯聚合反應生成三維網狀結構的大分子,分子本身有了一定的內聚力,因此,環氧樹脂對多種金屬表面具有良好的附著效果,為金屬良好的防腐保護性能提供了基礎。環氧樹脂隨著相對分子質量的變化和樹脂類型的不同,其特性也有很大的區別,通過對幾種不同類型的環氧樹脂進行試驗,并且與最常用的氯化橡膠涂料進行性能對比,結果見表2。

銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

不同基體樹脂的涂料性能對比

由表2 可見:隨著雙酚A 型環氧樹脂相對分子質量的降低,分子中的羥基含量減少,缺少羥基的催化作用,樹脂的反應活性降低,與固化劑的膠化時間延長;同時由于分子鏈變短,涂層的柔韌性降低,脆性增大。


雙酚F 型環氧樹脂黏度相對較低,與基材的附著力較好,但是柔韌性較差,而且低溫易結晶,所得涂層的機械性能較差,脆性大。聚氨酯為軟硬段組成的嵌段共聚物,通過調節兩者之間的比例,可使聚氨酯樹脂具有不同的特性,用具有良好柔韌性的聚氨酯改性環氧樹脂,則改性產物同時具備了良好的柔韌性及對基材良好的附著力,該樹脂制備的涂料較目前常用的氯化橡膠涂料在附著力及柔韌性方面均有較大的提高。


2.2 固化劑的選擇

根據選用的基體樹脂結合涂料的性能要求對不同類型的固化劑從相容性、干燥時間等方面進行對比,測試結果見表3。

固化劑對涂料性能的影響

銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

由表3 可見:改性芳香胺固化劑與基體樹脂具有良好的相容性,固化產物的耐沖擊性、柔韌性好,而且固化時間適宜,涂層在基材表面潤濕充分,保證了其優異的附著力。

2.3 防腐顏填料的選擇

在防腐涂料的制備過程中,除了基體樹脂與固化劑外,顏填料的選用對涂層性能的影響也較大。不同顏填料對涂層性能的影響見表4。

不同顏填料對涂層性能的影響

銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

不同顏填料對涂層性能的影響

由表4 可見:片狀顏料云母氧化鐵紅的防腐效果最好,將其作為涂料的顏料基礎組分,同時添加適量的沉淀硫酸鋇、滑石粉調節涂料的綜合性能。


2.4 助劑的篩選

涂層在基材上的有效附著是保證其性能的基本要求,除了采用機械方法使底材表面粗糙化、增大表面積之外,添加附著力促進劑也是一種經濟有效的改善方法。通過在體系中添加含有環氧端基的硅烷偶聯劑,對涂層的干濕態附著力均有一定程度的提高。


另外,在涂料的制備中,流平劑、分散劑、消泡劑、防沉劑等各種助劑用量雖然非常少,但是對涂料的分散研磨過程、涂層的表面狀態及性能的影響卻是不可忽視的,通過一系列的試驗,確定了各種助劑的種類及用量(表5)。

各種助劑的種類及用量

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在確定涂料的各組分及添加比例后,通過制備相應的試驗樣板或樣柱,對涂層的性能進行測試,結果見表6。由表6 可見:涂層具有良好的機械性能,在銅合金表面具有良好的附著力,優良的耐各種介質性以及耐鹽霧性。另外,經過北海海域1 a 的銅合金管路實船使用之后,涂層無脫落、無鼓泡、無銹蝕等現象,對管路提供了良好的防腐保護。

性能檢測結果

銅合金管路用防腐涂料的制備,通過對基體樹脂、固化劑、顏填料、助劑的配方試驗,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

3 結語

本文通過機械性能、附著力、耐各種介質等性能測試,篩選出對銅合金表面具有良好防腐保護效果的涂料配方,能夠滿足海洋環境中船舶上銅合金管路的使用要求,解決了目前涂層在短期使用后就會出現脫落的問題。


銅合金管路用防腐涂料的制備

白 雪1,劉希燕2,蔣健明2

(1. 渤海造船廠集團有限公司,遼寧葫蘆島 125004 ;2. 海洋化工研究院有限公司,海洋涂料國家重點實驗室,山東青島 266071)


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