張 蕾,沙響玲,張 念,田 野,王龍偉,楊 燕,呂寶鵬

(西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，西安 710054)

導(dǎo)電防腐蝕涂料性能及其影響因素

張 蕾,沙響玲,張 念,田 野,王龍偉,楊 燕,呂寶鵬

(西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，西安 710054)

以濕式電除塵極板為載體，導(dǎo)電防腐蝕涂料為試驗(yàn)原料，探尋濕式電除塵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的極板腐蝕問題以及針對濕式電除塵器導(dǎo)電防腐蝕涂料的性能，研究涂料在不同厚度、不同涂刷次數(shù)、不同烘干時(shí)間下對涂膜硬度、附著力、電阻率等特性的影響；以及涂膜的耐酸、耐堿、耐鹽和耐水性。通過理論分析及試驗(yàn)研究，確定涂料的防腐蝕性能參數(shù)和最佳涂抹方式。結(jié)果表明，除塵極板導(dǎo)電防腐蝕涂料最佳涂抹方式為涂膜的厚度不低于0.14 mm，最佳涂刷次數(shù)為3次，涂膜烘干溫度為60 ℃，烘干時(shí)間為12 h。

電除塵；導(dǎo)電防腐蝕涂料；理化性能；漆膜厚度；涂刷工藝

目前火力發(fā)電依舊占據(jù)重要的位置，可是煙塵問題不容小覷，所以關(guān)于熱電廠的除塵是備受關(guān)注的。常用的普通電除塵，一般可將煙塵的排放質(zhì)量濃度控制在150 mg/nm3以內(nèi)，但卻難以達(dá)到GB 13223-2003排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的50 mg/nm3，因此燃煤電廠逐漸采用性能更先進(jìn)的、除塵效率更高的超低溫電除塵、大型布袋除塵器和濕式電除塵。隨著酸雨問題的突出，煙氣脫硫設(shè)備開始大規(guī)模建設(shè)投入運(yùn)行，煙氣脫硝設(shè)施將得到很好的普及推廣[1]。由于煙氣中含有SO2、SO3、HCl、NOx、HF等酸性腐蝕性氣體，同時(shí)存在H2O、O2等腐蝕介質(zhì)成分，煙氣溫度約為120～180 ℃，燃煤鍋爐的產(chǎn)生煙氣為干態(tài)時(shí)，大多不會(huì)對設(shè)備造成腐蝕，但煙氣凈化過程中煙氣溫度會(huì)發(fā)生變換，溫度降低，凈化設(shè)備表面會(huì)出現(xiàn)結(jié)露，形成稀硫酸、鹽酸、氫氟酸等腐蝕性液滴或液膜，由此引發(fā)腐蝕[2-4]。因此針對溫度降低的除塵和脫硫脫硝的煙氣凈化設(shè)備中，腐蝕防護(hù)問題刻不容緩，急需解決的方案。

燃煤熱電廠在電除塵工作一段時(shí)間后，極板的腐蝕嚴(yán)重改變了極板的放電特性，導(dǎo)致除塵效率大幅度下降，混合層粗糙的表面同樣使得清灰變得愈加困難，極板的腐蝕也降低了極板的使用壽命。防腐蝕導(dǎo)電涂料的涂敷能夠大大減少上述狀況的發(fā)生[5]。導(dǎo)電防腐蝕涂料不同于一般的涂料，在選用樹脂方面必須滿足煙氣凈化設(shè)備的要求。填料應(yīng)具有導(dǎo)電成分，防腐蝕的同時(shí)不能忽視涂料的導(dǎo)電性能。涂料要求有良好的導(dǎo)電性和防腐蝕性，且有助于除污，才能適應(yīng)煙氣凈化設(shè)備復(fù)雜的環(huán)境并增加除塵的效果，最大程度地延長極板的使用期限[6-7]。本工作對濕式電除塵極板的導(dǎo)電防腐涂料進(jìn)行深入研究。包括導(dǎo)電涂料的性能測試；涂層的表面特征研究；防腐蝕涂層的防腐蝕特性研究；極板涂裝前后對其導(dǎo)電性能的影響研究。通過理論分析與試驗(yàn)研究，得到防腐蝕涂料的防腐蝕性能參數(shù)和最佳涂抹方式，以期提高濕式除塵器的除塵效率，延長極板的使用壽命。

1　試驗(yàn)

1.1原料

試驗(yàn)所用的材料和原料是規(guī)格為60 mm×60 mm和規(guī)格150 mm×60 mm鋼板；A，B組分涂料YD耐熱導(dǎo)電漆。

1.2藥品和儀器

藥品：氫氧化鈉(96%、粒)：天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠；氯化鈉(99.5%)：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；鹽酸(36%～38%)；切片石蠟：上海華靈康復(fù)機(jī)械廠。

用電子天平(AR223CN)測極板質(zhì)量，奧豪斯儀器上海有限公司; 電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-3AB)進(jìn)行涂料干燥，天津泰斯特儀器有限公司; 絕緣電阻表(ZC42A-3型)測比電阻，上海第六電表廠有限公司；便攜式鉛筆劃痕實(shí)驗(yàn)儀(QHQ-A)測涂料硬度，上海瑞進(jìn)儀器儀表商城；附著力測試儀(QHF-HD600)測涂料附著力，上海瑞進(jìn)儀器儀表商城；電阻率測試儀(BD600)測電阻率，西安宏鵠檢測儀器有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)從涂料的涂刷工藝出發(fā)，在涂料的成分上不做改動(dòng)。研究烘干時(shí)間、涂膜厚度和涂刷次數(shù)對涂料性能的影響，考察不同工藝條件下涂膜的物理特性,包括附著力、硬度、電阻率;涂膜的化學(xué)特性包括涂膜的耐堿、耐鹽和耐水特性，按《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定》進(jìn)行測試。綜合檢測和分析防腐蝕涂料的性能。

2　結(jié)果與討論

2.1烘干時(shí)間對涂膜理化性能的影響

涂料的攪拌時(shí)間為2 min，涂刷厚度為0.06 mm，涂刷一次，保持基本配方不變，選擇不同的烘干時(shí)間，烘干溫度為60 ℃。環(huán)境溫度分別選擇20 ℃和60 ℃，考察干燥時(shí)間對涂膜理化性能的影響。

(1) 干燥時(shí)間對涂膜耐化學(xué)品性能的影響

試驗(yàn)結(jié)果見表1和表2。

表1　20 ℃下涂膜干燥時(shí)間對涂膜耐化學(xué)品 性能的影響Tab. 1　Effect of drying time on chemical resistance properties of the coating

表2　60 ℃下涂膜干燥時(shí)間對涂膜耐化學(xué)品 性能的影響Tab. 2　Effect of coating drying time on chemical resistance properties of the coating (60 ℃)

由表1和表2可見，不同干燥時(shí)間的涂膜的耐化學(xué)性能存在差異，涂層的耐化學(xué)品性能隨著干燥時(shí)間的延長而增長，12 h達(dá)到峰值，14 h時(shí)耐腐蝕性又開始降低。原因在于涂膜在得到充分干燥后，涂層表面樹脂變得緊致，滲透的路徑和通道變得稀少，耐腐蝕性顯著提高?？墒钱?dāng)干燥時(shí)間長達(dá)14 h后，表層會(huì)因?yàn)楦稍飼r(shí)間過長，表層開裂，內(nèi)部遭到破壞，滲透的路徑和通道變多，變得易腐蝕。

(2) 干燥時(shí)間對涂膜物理性能的影響

由表3可見,反應(yīng)12 h所得涂膜的電阻率較低，形成這種趨勢的原因是該反應(yīng)屬于逐步聚合，開始聚合過程中，有一個(gè)合適的氧化還原電位能形成高導(dǎo)電聚合物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化還原電位增大，高導(dǎo)電聚合物有一部分發(fā)生降解，并且大分子鏈的取向程度發(fā)生變化，反應(yīng)時(shí)間過度延長，聚合物中有一部分發(fā)生過度氧化，定向性差，從而使電導(dǎo)率降低[8]。結(jié)果表明涂膜的最佳烘干時(shí)間為12 h。

表3　涂膜干燥時(shí)間對涂膜物理性質(zhì)的影響(20 ℃)Tab. 3　Effect of coating drying time on coating properties (20 ℃)

2.2涂膜厚度對涂膜理化性能的影響

涂料的攪拌時(shí)間2 min，烘干時(shí)間選取12 h，烘干溫度為60 ℃。保持基本配方不變，選擇不同的涂膜厚度，考察涂刷厚度對涂膜理化性能的影響。

(1) 涂膜厚度對涂膜耐化學(xué)品性能的影響

20 ℃,60 ℃下涂膜厚度對涂膜耐化學(xué)性能的影響分別見表4和表5。

表4　20 ℃下涂膜厚度對涂膜耐化學(xué)品性能的影響Tab. 4　Effect of coating thickness on chemical resistance (20 ℃)

表5　60 ℃下涂膜厚度對涂膜耐化學(xué)品性能的影響Tab. 5　Effect of coating thickness on chemical resistance (60 ℃)

由表4和表5可見，不同厚度的涂膜的耐化學(xué)品性能存在差異，這是由于涂膜厚度較低時(shí)，能阻隔腐蝕因子的物質(zhì)較少，路徑較短，因此腐蝕因子比較容易透過涂層進(jìn)入基體；而涂膜過厚，由于表里干燥速度不一以及內(nèi)應(yīng)力的影響，涂膜的硬度變差。表面效果較差甚至開裂，性能也不好。隨著涂膜厚度的增加，涂料用量隨之增加，應(yīng)從性能和價(jià)格兩方面綜合考慮，針對應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際腐蝕情況選定涂層的厚度，在能滿足防腐蝕性能要求的前提下，漆膜厚度越低越好[9]。

(2) 涂膜厚度對涂膜物理性能的影響

隨著涂膜厚度的增加，涂膜的電阻率也呈現(xiàn)增長的趨勢，見表6，但都在極板對于電阻率規(guī)定的范圍之內(nèi)。綜合結(jié)果表明涂膜的厚度應(yīng)該不低于0.14 mm。

表6　涂膜厚度對涂膜物理性能的影響(20 ℃)Tab. 6　Influence of thickness on coating properties (20 ℃)

2.3涂刷次數(shù)對涂膜理化性能的影響

涂料的攪拌時(shí)間2 min，烘干時(shí)間選取12 h，烘干溫度為60 ℃。保持基本配方不變，選取不同的涂刷次數(shù)，每次涂刷均是在前一層涂膜表干的基礎(chǔ)上進(jìn)行涂刷，考察涂刷次數(shù)對涂膜理化性能的影響。

(1) 涂刷次數(shù)對涂膜耐化學(xué)品性能的影響

常溫(20 ℃)下涂刷次數(shù)對涂膜耐化學(xué)性能的影響見表7,60 ℃工況下涂刷次數(shù)對涂膜耐化學(xué)性能的影響見表8。

表7　涂膜次數(shù)對涂膜耐化學(xué)品性能的影響(20 ℃)Tab. 7　Effects of coating times on chemical resistance properties of the coating (20 ℃)

表8　涂刷次數(shù)對涂膜耐化學(xué)品性能的影響(60 ℃)Tab. 8　Effects of coating times on chemical resistance properties of the coating (60 ℃)

表7和表8可見，當(dāng)涂刷次數(shù)為3次時(shí)，涂膜的耐酸、耐堿和耐鹽性均高于其他涂刷次數(shù)。涂1次時(shí)，耐酸性和耐鹽性最低。

(2) 涂刷次數(shù)對涂膜物理性能的影響

由表9可見,增加涂刷次數(shù)到4次，涂膜的物理性能不理想，耐化學(xué)性能均出現(xiàn)不同程度的下降。這是因?yàn)楫?dāng)涂刷次數(shù)為1次時(shí)，顏填料和導(dǎo)電成分在涂膜表面的堆積密度小，基料和顏填料不能很好地均勻分散，防腐蝕效果較差，增加涂刷次數(shù)為3次時(shí)，顏填料和導(dǎo)電成分在涂膜表面的堆積密度增大，涂層變得致密，基料和顏填料能很好地分散均勻，故試片涂膜的物理和耐化學(xué)性能良好。繼續(xù)增加涂刷次數(shù)，顏填料和基料就比較少而且太分散，造成下一次的涂刷不能很好銜接，故物理和耐化學(xué)性能均不理想[10]。隨涂刷次數(shù)的增加，涂膜的電阻率也在逐漸的增加，但都處于極板對于涂膜電阻率的要求范圍之內(nèi)。綜合結(jié)果表明涂刷的次數(shù)為3次時(shí)，涂膜的性能優(yōu)越。

表9　涂刷次數(shù)對涂膜物理性能的影響(20 ℃)Tab. 9　Effect of coating time on the physical properties of the coating (20 ℃)

3　結(jié)論

(1) 不同的干燥時(shí)間，不同的涂膜厚度和不同的涂刷次數(shù)情況下涂膜的耐化學(xué)品性能和物理性能存在差異。

(2) 涂層的耐化學(xué)品性能隨著干燥時(shí)間呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，12 h達(dá)到峰值，涂膜的電阻率也隨著干燥時(shí)間呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，12 h達(dá)到峰值，最優(yōu)干燥時(shí)間為12 h；涂層的耐化學(xué)品性能隨著涂層的厚度呈現(xiàn)先增后減的趨勢，當(dāng)厚度為0.14 mm時(shí)達(dá)到峰值，涂膜的電阻率隨涂膜的厚度增加而增加，最優(yōu)的涂膜厚度為0.14 mm；涂膜的耐化學(xué)品性能隨著涂膜的涂刷次數(shù)的增加呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，涂刷的次數(shù)為3次時(shí)達(dá)到峰值，涂膜的電阻率隨著涂膜的涂刷次數(shù)的增加而增加，最佳涂刷次數(shù)為3次。

(3) 試驗(yàn)確定除塵極板導(dǎo)電防腐蝕涂料最佳涂抹方式為涂膜的厚度不低于0.14 mm，最佳涂刷次數(shù)為3次，涂膜烘干溫度為60 ℃，烘干時(shí)間為12 h。

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Properties and Effect Factors of Conductive Anticorrosive Coating

ZHANG Lei, SHA Xiang-ling, ZHANG Nian, TIAN Ye, WANG Long-wei, YANG Yan, Lü Bao-peng

(College of Geology and Environment, Xi′an University of Science & Technology, Xi′an 710054, China)

With wet electric dust plate as the carrier, conductive coatings as experimental materials, the corrosion of wet electric dust plate during its operation and the performance of conductive anticorrosive coatings of wet electric dust collector were investigated. The effect of coating thickness, brushing time and drying time on the hardness, adhesion, and specific resistance of coatings was studied. Properties of coatings, including the coating resistance to acid, alkali, salt and water were also studied. Anticorrosive coating corrosion performance parameters and the best way to smear were obtained through a series of tests. The results show that the most optimal parameters were the coating thickness of no less than 0.14 mm, paint times of 3, coating drying temperature of 60℃, and drying hour of 12.

electrostatic precipitator; conductive anticorrosion coating; physical and chemical property; film thickness; coating process

10.11973/fsyfh-201510016

2014-12-10

國家資源部煤炭勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(KF205-1); 陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃(自然科學(xué)專項(xiàng))項(xiàng)目(2013JK0869)； 陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2012KTZB03-01-02)

張 蕾(1981-),副教授,博士,從事煤炭加工利用與環(huán)境保護(hù)技術(shù)工作,18502993567,leizh1981@sohu.com

TG174.4; TQ630.4

A

1005-748X(2015)10-0978-04