一种耐甲醇的浅色导静电涂料制备及性能研究

data-full-width-responsive="true"> 0 前言甲醇是一种重要化工原料，强极性且易燃，容易因静电积累引起爆炸，分子结构小、溶解能力强，对常见的铸钢或玻璃钢衬里储罐具有破坏性,需采用涂层加以防护。现有的用于油品储罐的防护及导静电涂料通常采用普通环氧体系，固含量低，成膜树脂官能度较低，涂膜交联密度小，因此甲醇这种强极性小分子溶剂往往容易渗入涂层，造成涂层溶胀、软化、鼓泡、开裂，进而破坏储罐，特别是玻璃钢内衬储罐，往往5 a左右溶胀脱落，对储罐造成污染。对于铸钢材质储罐管线，粗甲醇等中间产品含有较多水分等杂质，在生产运输贮存过程中，这些杂质会引起钢材发生腐蚀，故必须有适当的防腐措施。本研究以多官能度的酚醛环氧树脂、高分子量的双酚A环氧树脂互配作为基料，以高官能度脂环胺固化，综合考虑涂层屏蔽性能、内应力、固含量、施工性，研制了耐甲醇的浅色导静电涂料。该涂料在甲醇中能维持良好的机械性能，颜色浅，固含量高，符合新一代涂料环保化的发展趋势。1 实验部分11 主要原料与仪器酚醛环氧树脂：江苏三木化工；双酚A环氧树脂：上海元邦；助剂：市售工业级消泡剂、流平剂等；活性稀释剂：安徽恒远新材料；颜填料：钛白粉，导静电粉等。附着力测试仪：Defelsko ATA型半自动附着力测试仪；邵氏-D硬度计：沧州欧谱检测仪器有限公司；盐雾：Q-FOG盐雾箱。12 涂料及样板制备本涂料针对耐甲醇渗透的要求，采用高官能度酚醛环氧树脂、高官能度脂环胺固化剂为主体树脂，同时为降低高交联密度带来的内应力弊端，加入适量分子量相对较高的双酚A环氧树脂，并采用单官能团活性稀释剂，以此平衡交联密度与机械性能、施工性能的矛盾。针对浅色导静电的性能需求，采用浅色颜填料以及兼具迷宫效应的绢云母粉、导静电云母粉，进一步提高涂层对甲醇的屏蔽性能。其基本配方见表1。本涂料的制备工艺为，先将双酚A环氧树脂用溶剂配制成60%的溶液备用，再加入计量的酚醛环氧树脂、溶剂、液体助剂，低速分散10～15 min得到均一的混合溶液。加入颜填料，高速分散40～60 min，细度达到80 m即得到甲组分。样板制备实验采用无气喷涂的方式，使用3 mm钢板，喷砂处理到Sa25级，玻璃钢板、马口铁板采用200目砂纸打磨拉毛，喷涂2道总计300 m，2道之间间隔1d，样板在25 ℃下养护7 d，表面电阻率测试项目采用底材为PET塑料膜。浸泡样块制备用的是规格一致的一次性塑料杯，往杯中倒入相近高度的涂料，在室温下固化7 d，获得表面积、形状接近一致的涂料样块。2 性能检测将样板、样块进行相关性能测试，涂料的主要技术指标及其测试标准如表2所示。3 结果与讨论31 树脂与固化剂提高涂层屏蔽性很重要一个方面是树脂的交联密度，为此本研究特意筛选出具有较高官能度的酚醛环氧树脂、脂环胺固化剂，其结构如图1所示。本研究所选酚醛环氧树脂结构如图1所示，官能度在28～36，而普通环氧树脂官能度通常为2，故酚醛环氧树脂可得到更高的交联密度，从而提高涂层对甲醇等小分子物质的抗渗透性。酚醛环氧树脂官能度随着图1中重复单元平均数m值升高而增大，但是过高的官能度会带来明显负面影响，黏度高以及固化后内应力过大导致涂层脆性大、附着力低等，因此本研究添加一定比例高分子量双酚A环氧树脂进行互配。因该树脂具有较长的分子链，常温下为固态，故使用前需先配制成溶液，涂装时与酚醛环氧树脂一同固化形成刚柔相间的嵌段共聚物，能在一定程度上降低涂层内应力，提高树脂体系的柔韧性，同时对涂层交联密度影响小。在固化剂上，为兼顾固化性能与交联密度、防腐性，本研究经过甲醇浸泡对比筛选不同固化剂，如表3所示，从中可见，几种脂肪胺改性固化剂、聚酰胺固化剂经甲醇浸泡后很快发生开裂，硬度低。而高官能度的脂环胺固化剂不仅质量变化最小，而且在甲醇中硬度维持在较高水平，表明相同条件下，该固化剂在甲醇中的机械性能保持最好。这是因为该固化剂由几种结构近似的改性脂环胺混合物组成，其最大特征在于具有比传统脂环胺更高的官能度，传统脂环胺通常具有4个官能度，而高官能度脂环胺至少有6个官能度，从而带来更高的体系交联程度。注：*代表该样块发生开裂，停止实验。32 颜填料及稀释剂为进一步减轻高交联树脂体系潜在的弊端，本研究所用填料中份额最多的是片状填料。片状填料在涂层中层叠分布，能使树脂在空间上被分成微小区块，一方面降低固化收缩内应力，另一方面形成迷宫效应，延长小分子介质在涂层中渗透的路径，综合作用提高涂层的防护性能。为降低体系黏度并保证较高的固含量，体系所用稀释剂为溶剂与单官能度活性稀释剂搭配。在本研究里单官能度活性稀释剂的效果优于双官能度，原因是体系自身已经有足够的交联密度，此处的活性稀释剂主要用于降低体系黏度，同时不使用双官能度稀释剂也是为了减少固化剂的用量需求，间接减小内应力。通过以上树脂、固化剂、颜填料有机结合，将配方优化后，得到一种对甲醇环境中的工件及储罐内衬具有良好防护效果的浅色导静电涂料，固体含量可达90%以上，测试发现涂层经1 440 h甲醇浸泡后不起泡不脱落，硬度745(邵氏-D硬度)。4 结语(1)以高官能度的酚醛环氧树脂和高当量的双酚A环氧树脂为基料，以高官能度脂环胺为固化剂，添加片状填料、单官能度活性稀释剂降低内应力，优化配方研制了耐甲醇浸泡的浅色导静电涂料。(2)经过测试，涂层经受1 440 h甲醇浸泡之后，附着力依然在5 MPa以上，邵氏-D硬度745，同时涂料固含量在90%以上，减少了VOC排放；获得的涂层表面电阻率符合GB/T 133482009中108～1011 的指标要求，可制成浅色涂料，满足相关行业的使用需求。