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铜合金管路用防腐涂料的制备,通过对基体树脂、固化剂、颜填料、助剂的配方试验,筛选出对铜合金表面具有良好防腐保护效果的涂料配方
2019年10月28日    阅读量:6305     新闻来源:中网信息    |  投稿

铜合金是以纯铜为基体,加入一种或几种其他元素所构成的合金材料,具有优异的物化性能、良好的加工性能以及某些特殊的机械性能,在电气工业、电子工业、交通工业、轻工业、建筑等行业得到广泛应用。


铜合金在与大气和海洋环境相互作用的过程中,表面能生成钝态或半钝态的保护薄膜,使部分腐蚀受到抑制,但是在含有H2S、SO2 等腐蚀性气体的大气中,以及在高温、高湿、高盐的海洋大气环境及海水中,则容易出现绿锈、坑蚀、脱成分腐蚀等,如船舶上的铜合金管道等管路设备,如果不采取有效的保护措施,将会出现严重的腐蚀,从经济效益、施工工艺等各方面考虑,涂装防腐涂料是最简单有效的保护方式。


国内目前对铜合金管路大多采用酸洗进行表面处理,然后刷涂氯化橡胶涂料、醇酸涂料或环氧煤沥青防腐涂料的保护体系,但涂料附着力不佳,尤其在海水浸泡条件下,易出现涂层大面积脱落的现象,影响涂料整体的防腐性能,进而引起管路、设备的腐蚀,因此需要研制一种附着力优异、防腐性能好的铜合金用防腐涂料来解决目前存在的问题中国建材网cnprofit.com

 

1 实验部分

1.1 主要原料

环氧树脂:双酚A 型,双酚F 型,聚氨酯改性环氧树脂;固化剂:改性芳香胺类、聚酰胺类、改性脂环胺类等;颜填料:云母氧化铁红、氧化铁红、沉淀硫酸钡等;助剂:分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂等;溶剂:二甲苯、丁醇等。

1.2 试验设备

电子天平BS2000S,北京赛多利斯仪器公司;砂磨分散多用机JDF-400,上海现代环境工程技术研究所;盐雾腐蚀试验箱Q-FOG-CCT1100,美国Q-Panel公司;电子拉力机WDW-20,上海华龙测试仪器厂。

1.3 涂料的制备

将环氧树脂、各种颜料、填料、助剂及溶剂加入研磨罐中,通过高速搅拌机进行混合,分散均匀,然后用砂磨机研磨至细度达到要求,补加余下的树脂和助剂,调节黏度,过滤,包装。

1.4 性能检测

测试样板的制作:手工除锈达St 3 级( 按GB8923—1988),清扫干净碎屑,然后进行涂料的施工。涂料性能检测标准见表1。

涂料性能检测标准

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涂料性能检测标准

2 结果与讨论

2.1 基体树脂的选择

基体树脂是涂料的主要成膜物质,具有黏结涂料中其他组分形成涂层的功能,只有树脂与基材之间结合良好才能保证涂层对基材良好的防护效果,同时树脂也是保证涂层具有良好机械性能的基础,树脂对涂料和涂膜的性质起决定性作用。环氧树脂的结构中含有羟基、醚键和活性极大的环氧基,它们使环氧树脂的分子和相邻界面产生电磁吸附或化学键,同时环氧基在固化剂作用下发


生交联聚合反应生成三维网状结构的大分子,分子本身有了一定的内聚力,因此,环氧树脂对多种金属表面具有良好的附着效果,为金属良好的防腐保护性能提供了基础。环氧树脂随着相对分子质量的变化和树脂类型的不同,其特性也有很大的区别,通过对几种不同类型的环氧树脂进行试验,并且与最常用的氯化橡胶涂料进行性能对比,结果见表2。

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不同基体树脂的涂料性能对比

由表2 可见:随着双酚A 型环氧树脂相对分子质量的降低,分子中的羟基含量减少,缺少羟基的催化作用,树脂的反应活性降低,与固化剂的胶化时间延长;同时由于分子链变短,涂层的柔韧性降低,脆性增大。


双酚F 型环氧树脂黏度相对较低,与基材的附着力较好,但是柔韧性较差,而且低温易结晶,所得涂层的机械性能较差,脆性大。聚氨酯为软硬段组成的嵌段共聚物,通过调节两者之间的比例,可使聚氨酯树脂具有不同的特性,用具有良好柔韧性的聚氨酯改性环氧树脂,则改性产物同时具备了良好的柔韧性及对基材良好的附着力,该树脂制备的涂料较目前常用的氯化橡胶涂料在附着力及柔韧性方面均有较大的提高。


2.2 固化剂的选择

根据选用的基体树脂结合涂料的性能要求对不同类型的固化剂从相容性、干燥时间等方面进行对比,测试结果见表3。

固化剂对涂料性能的影响

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由表3 可见:改性芳香胺固化剂与基体树脂具有良好的相容性,固化产物的耐冲击性、柔韧性好,而且固化时间适宜,涂层在基材表面润湿充分,保证了其优异的附着力。

2.3 防腐颜填料的选择

在防腐涂料的制备过程中,除了基体树脂与固化剂外,颜填料的选用对涂层性能的影响也较大。不同颜填料对涂层性能的影响见表4。

不同颜填料对涂层性能的影响

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不同颜填料对涂层性能的影响

由表4 可见:片状颜料云母氧化铁红的防腐效果最好,将其作为涂料的颜料基础组分,同时添加适量的沉淀硫酸钡、滑石粉调节涂料的综合性能。


2.4 助剂的筛选

涂层在基材上的有效附着是保证其性能的基本要求,除了采用机械方法使底材表面粗糙化、增大表面积之外,添加附着力促进剂也是一种经济有效的改善方法。通过在体系中添加含有环氧端基的硅烷偶联剂,对涂层的干湿态附着力均有一定程度的提高。


另外,在涂料的制备中,流平剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等各种助剂用量虽然非常少,但是对涂料的分散研磨过程、涂层的表面状态及性能的影响却是不可忽视的,通过一系列的试验,确定了各种助剂的种类及用量(表5)。

各种助剂的种类及用量

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在确定涂料的各组分及添加比例后,通过制备相应的试验样板或样柱,对涂层的性能进行测试,结果见表6。由表6 可见:涂层具有良好的机械性能,在铜合金表面具有良好的附着力,优良的耐各种介质性以及耐盐雾性。另外,经过北海海域1 a 的铜合金管路实船使用之后,涂层无脱落、无鼓泡、无锈蚀等现象,对管路提供了良好的防腐保护。

性能检测结果

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3 结语

本文通过机械性能、附着力、耐各种介质等性能测试,筛选出对铜合金表面具有良好防腐保护效果的涂料配方,能够满足海洋环境中船舶上铜合金管路的使用要求,解决了目前涂层在短期使用后就会出现脱落的问题。


铜合金管路用防腐涂料的制备

白 雪1,刘希燕2,蒋健明2

(1. 渤海造船厂集团有限公司,辽宁葫芦岛 125004 ;2. 海洋化工研究院有限公司,海洋涂料国家重点实验室,山东青岛 266071)


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