姜方群

（杭州油漆有限公司，浙江杭州310011）

淺色耐油導(dǎo)靜電防腐涂料制備及性能研究

姜方群

（杭州油漆有限公司，浙江杭州310011）

采用金屬包覆云母導(dǎo)電填料、有機(jī)防靜電劑與環(huán)氧樹脂、聚氨酯體系復(fù)合制備了導(dǎo)電防腐涂料，討論了樹脂對(duì)防腐性能的影響及導(dǎo)電填料添加量與導(dǎo)靜電的關(guān)系。

環(huán)氧樹脂；聚氨酯；導(dǎo)靜電；防腐涂料

導(dǎo)靜電防腐涂料既能傳導(dǎo)電流排除積累的靜電荷，又能起到防止環(huán)境和介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕，在石油化工行業(yè)的運(yùn)輸、貯存石油制品的設(shè)備及電子、計(jì)算機(jī)行業(yè)的防靜電地坪等方面獲得廣泛應(yīng)用。

GB 6950—2001《石油罐導(dǎo)靜電涂料技術(shù)指標(biāo)》標(biāo)準(zhǔn)，提出了在石油貯罐內(nèi)壁應(yīng)使用防靜電防腐涂料，確定石油儲(chǔ)罐導(dǎo)靜電涂料的表面電阻率為105＜ρs＜109Ω，同時(shí)在防腐蝕方面提出了更高的要求。通常導(dǎo)靜電涂料采用添加石墨粉和金屬粉末作為導(dǎo)電填充介質(zhì)，但在使用過程中也存在許多問題：以金屬填料為主的抗靜電涂料導(dǎo)電性好，但在防腐方面效果并不十分理想，且價(jià)格昂貴；以碳黑、石墨為導(dǎo)電介質(zhì)的導(dǎo)靜電涂料，具有較好的防腐性能，但對(duì)油品理化指標(biāo)（如膠質(zhì)、酸度、顏色、儲(chǔ)存安定性等）造成一定影響，而且其電阻率亦不夠穩(wěn)定，不易早期發(fā)現(xiàn)隱患等等，故不宜采用碳黑、石墨做導(dǎo)靜電填料［1］。本文主要研究以金屬包覆導(dǎo)電云母填料為主導(dǎo)電介質(zhì)，高分子環(huán)氧和聚氨酯為成膜樹脂制備淺色導(dǎo)靜電防腐涂料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及儀器

實(shí)驗(yàn)用原料及規(guī)格見表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)用主要原材料及產(chǎn)地

原料名稱產(chǎn)地正丁醇工業(yè)級(jí)無水乙醇工業(yè)級(jí)MIBK工業(yè)級(jí)改性胺上海君江化工導(dǎo)電填料上海君江化工JS180抗靜電劑杭州市化工研究院

儀器：ACL MODEL 385型表面電阻測(cè)定儀，美國(guó)ACL公司

1.2 導(dǎo)電涂料的配方

以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，加入顏料、導(dǎo)電填料、流變劑、助劑等按一定配比制成淺色抗靜電涂料。其中列舉灰色導(dǎo)靜電環(huán)氧聚氨酯面漆主劑配方，詳見表2。

表2 灰色導(dǎo)靜電環(huán)氧聚氨酯面漆配方

1.3 涂料的制備工藝

工藝流程圖：

主劑的制備：按配方比例將609－40環(huán)氧樹脂液加入配料罐，然后依次加入顏料、助劑等攪勻，經(jīng)砂磨機(jī)研磨到規(guī)定細(xì)度，再加導(dǎo)電填料并使其分散均勻，即制得主劑。

固化劑的制備：采用公司自行研制的PU40固化劑。首先將合成脂肪酸、苯酐、苯甲酸和多元醇通過加熱酯化反應(yīng)合成脂肪酸改性聚酯多元醇；然后將此脂肪酸改性聚酯多元醇、TDI加熱聚合反應(yīng)，再加入適量改性劑降低游離TDI，最后加入一定的助劑攪勻，即制得此固化劑。

1.4 試樣的制備

將面積150 mm×150 mm×1 mm冷軋鋼板噴砂處理至Sa 2.5級(jí)，噴涂樣板一道涂膜，自然干燥后噴涂第二道涂膜，使干膜總厚度達(dá)到150 μm，在恒溫、恒濕條件下（23℃±2℃；50%±5%）至涂膜完全固化為止后，樣板待用。

1.5 電阻率測(cè)定

測(cè)試前用無水酒精清洗試樣，將ACL MODEL 385型表面電阻測(cè)定儀放在需測(cè)試樣的表面，按下紅色按鈕并保持穩(wěn)定，直到指示燈不再改變，根據(jù)指示燈的位置讀取數(shù)據(jù)［1］。

2 結(jié)果與討論

2.1 成膜樹脂對(duì)性能影響分析

成膜樹脂的性質(zhì)對(duì)涂膜的防腐性能、機(jī)械性能及施工性能起著關(guān)鍵作用。導(dǎo)靜電防腐涂料主要用于油罐的內(nèi)壁和地坪的防腐，因此必須要有優(yōu)異的耐酸堿性能和耐溶劑性，同時(shí)也要有良好的施工性能，能在常溫固化干燥。在常用的樹脂中，環(huán)氧/聚酰胺和環(huán)氧/聚氨酯體系的防腐性能最為優(yōu)異［2］。

2.1.1 主劑樹脂的選擇

在本項(xiàng)目中選用中高分子量609－40（E－12）環(huán)氧樹脂，它有較高的羥基含量，與聚氨酯反應(yīng)后有足夠的交聯(lián)度，從而能保證漆膜有優(yōu)異的耐溶劑性、耐酸堿性和較好的機(jī)械性能，特別是耐熱水性，用其它樹脂體系的很難達(dá)到要求。見表3。

表3 各種環(huán)氧樹脂固化劑體系的耐熱水性能

E－20/聚氨酯體系在防腐涂料中應(yīng)用較為常見［3］，但實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常由于耐熱水的指標(biāo)達(dá)不到要求，出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。分析原因可能是E－20樹脂的羥基含量低，交聯(lián)密度小，而造成耐水強(qiáng)度不夠穩(wěn)定。

2.1.2 固化劑的選擇

在防腐涂料中，環(huán)氧樹脂的固化一般選擇胺類固化劑，但在工程施工中常常由于配比的穩(wěn)定性較差，在冬季低溫固化時(shí)間較長(zhǎng)，在夏季高溫季節(jié)施工時(shí)間很短，由于施工難度較大，常常引起質(zhì)量問題。在本項(xiàng)目中選用聚氨酯預(yù)聚物作固化劑，它能與高分子量環(huán)氧樹脂的羥基交聯(lián)反應(yīng)，可在低溫固化，施工配比容易控制，漆膜具有優(yōu)異的耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)品性和柔韌性［4］。

2.2 導(dǎo)電填料和抗靜電劑對(duì)涂層導(dǎo)電性能的影響

2.2.1 導(dǎo)電填料

在導(dǎo)靜電涂料中添加的導(dǎo)電填料性能決定了涂料導(dǎo)靜電性能的穩(wěn)定性。常用的導(dǎo)電填料有三類：金屬填料、碳系填料和包覆型復(fù)合材料。包覆型復(fù)合材料是近幾年來出現(xiàn)的新材料，其中導(dǎo)電云母粉是以濕法白云母為基質(zhì)，采用納米技術(shù)，通過表面處理、半導(dǎo)體摻雜處理，使其基質(zhì)表面形成導(dǎo)電性氧化層，從而制得一類新型電子導(dǎo)電功能性半導(dǎo)體顏（填）料。導(dǎo)電云母粉呈鱗片狀，其外觀一般呈灰白色或淺灰色粉末，具有色淺、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐腐蝕、導(dǎo)電性好、價(jià)格低等特點(diǎn)，與其它顏料配合使用可制成各種淺色、彩色、近白色的永久性導(dǎo)電、防靜電涂料。

按照表2配方將導(dǎo)電云母粉和超細(xì)滑石粉按不同的比例添加，測(cè)出導(dǎo)電云母粉添加量與表面電阻的關(guān)系，見表4。

表4 導(dǎo)電云母粉添加量與表面電阻的關(guān)系

從表4可知，就導(dǎo)電粉的添加量而言，涂料的導(dǎo)電性隨其添加量的增加一同提高，當(dāng)達(dá)到某個(gè)量時(shí)（稱臨界添加量或臨界濃度），導(dǎo)電性能最佳，其后導(dǎo)電性能趨于平穩(wěn)變化或下降。在本涂料中，導(dǎo)電云母添加量控制在20～25%，電阻率較穩(wěn)定，防腐性能及綜合性能優(yōu)異。

2.2.2 有機(jī)抗靜電劑

有機(jī)抗靜電劑為長(zhǎng)鏈的季銨鹽，添加到涂料中能在涂層表面形成一層含水的導(dǎo)電層，從而消除了靜電。在環(huán)氧涂料中，應(yīng)選擇胺值較小的抗靜電劑，否則它會(huì)影響涂料的貯存穩(wěn)定性，在本項(xiàng)目中選擇了高效JS180抗靜電劑，添加量為涂料固含量的0.5%左右，添加后涂膜導(dǎo)電性能穩(wěn)定提高，同時(shí)也不影響涂料的耐化學(xué)性能。

在本項(xiàng)目中采用導(dǎo)電云母粉和抗靜電劑復(fù)合，達(dá)到了較好的防靜電性能，同時(shí)涂料的施工性能也大大地提升，不會(huì)由于涂膜的厚薄不勻而產(chǎn)生導(dǎo)電性能的失效，因而達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

2.3 施工對(duì)導(dǎo)靜電性的影響

導(dǎo)靜電防腐涂料的施工對(duì)導(dǎo)電性能有一定的影響，特別是配料時(shí)應(yīng)攪拌均勻，防止因?qū)щ娊橘|(zhì)的分布不勻造成的導(dǎo)電不穩(wěn)，同時(shí)一次涂裝的厚度不能太厚，一般控制在100 μm以下，否則會(huì)引起由于導(dǎo)電云母在表面分布少，導(dǎo)電性能下降?？轨o電涂料只有充分固化交聯(lián)后才能體現(xiàn)出良好的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的抗靜電性能，通常情況下，常溫固化6天后，涂層的體積電阻趨于穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，漆膜強(qiáng)度達(dá)到最大值，可做各種性能檢測(cè)試驗(yàn)。

2.4 復(fù)合型抗靜電涂料的綜合性能

在上述各種條件研究的基礎(chǔ)上，確定了涂料的最佳配方，經(jīng)測(cè)試其綜合性能見表5。

表5 導(dǎo)電涂料的綜合性能

4 結(jié)語

采用導(dǎo)電云母填料、有機(jī)防靜電劑與環(huán)氧樹脂、聚氨酯體系制備的導(dǎo)靜電防腐涂料，具有導(dǎo)電性能穩(wěn)定，表面電阻小于107Ω，達(dá)到了GB 6950-2001《石油罐導(dǎo)靜電涂料技術(shù)指標(biāo)》的要求。在配方設(shè)計(jì)中，成膜樹脂采用較高分子量的609環(huán)氧樹脂與聚氨酯固化劑配合，使漆膜具有優(yōu)異的耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)品性和柔韌性。

［1］宋廣成.《石油罐導(dǎo)靜電涂料技術(shù)指標(biāo)》國(guó)標(biāo)應(yīng)用導(dǎo)則［J］.中國(guó)涂料，2004，（1）：44－46.

［2］譚竹洲.涂料工藝：第三版［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 1997:660-662.

［3］張學(xué)卿.聚氨酯油罐導(dǎo)電涂料［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝；2007，（9）:36－39.

［4］劉國(guó)杰.涂料應(yīng)用科學(xué)與工藝學(xué)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999:308－309.

10.3969/j.issn.1007-2217.2012.03.008

2012－06-11