CN115368803B - 一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法 - Google Patents

一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法，属于防腐涂料技术领域，本发明对玄武岩鳞片进行杂化包覆,在玄武岩鳞片表面包覆二氧化锆,改变其表面的形貌和反应活性,改善玄武岩鳞片与涂料中环氧树脂的相容性,从而增强涂层的附着力、耐水性和抗腐蚀效果。耐酸防腐涂料由环氧树脂、玄武岩鳞片、分散剂和固化剂组成，可作为为舰船防腐而研制的耐酸防腐特种涂料。该涂料耐酸、碱、盐等多种化学介质性能优良，是适用于舰船电瓶舱室等酸性环境的防腐蚀保护，还可用于舰船的水线部位、水下电缆及有干湿交替作业的钢结构底漆、水利工程的水闸、水道、水管的防腐蚀保护及各种化工设备的腐蚀防护。

Description

一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，尤其是一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法。
背景技术
全球每年因腐蚀造成数千亿美元的损失，损失最严重的领域是石油、化工、海洋工业。金属的腐蚀给国民经济造成很大的危害。防止和延缓金属腐蚀已成为世界范围内的重大课题，涂层防腐蚀是其中比较实用的方法之一。涂料的品种繁多，针对不同的腐蚀环境，应选用不同的涂料。在石油、化工行业，有一些酸性环境，如天然气系统的酸性环境，需要大量的耐腐蚀设备、管道，因此应使用耐酸防腐涂料对酸性环境下的设备利管道进行保护。目前，国内较常采用石膏-石灰石湿法脱硫工艺，一般情况下不设烟气加热系统装置，这种脱硫工艺对烟气中SO2的脱除率较高，可达95%以上，但对造成烟气腐蚀主要成分的SO3脱除率只有20%左右。经过湿法脱硫后的烟气，温度约在40℃～50℃，烟囱呈正压运行，烟气含水量高，烟气中残存的SO2、SO3、HF等酸性气体易在烟囱内结露形成酸性冷凝液，会对烟囱造成严重腐蚀。湿法脱硫处理后的烟气是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸，根据国际工业烟囱协会对脱硫后烟气腐蚀性能的评定，湿法脱硫后的烟气属于强腐蚀性烟气等级，烟囱应按照强腐蚀性烟气来进行结构安全性设计，必须对烟囱内壁进行防腐处理。此外，受烟气脱硫设施和机组运行状况变化的影响，烟气的温度和湿度随之发生变化，即烟气干-湿、高-低温状态转换难以避免。加之在旁路挡板未铅封之前，多数电厂湿法脱硫系统安装有烟气旁路系统，当旁路挡板打开时，烟气温度达到160℃左右，甚至更高，这种冷热交变的情况较多，因此，烟囱的防腐蚀设计很难做到完全适应这些频繁变化的运行条件，普通的烟囱内防腐层在这种复杂的工况下易受到破坏。经过上述分析，烟囱内衬防腐材料需要具备以下性能特征，才能够保证整个电厂安全运行及烟囱自身结构安全：与基体材料有非常好的粘接力，优良的耐化学腐蚀能力，特别是耐酸液腐蚀的能力，良好的柔韧性，能抵抗钢烟囱不可避免运行振动;(4)优异的耐高温和耐温度交变性能，应可满足工作温度长期在45～160℃之间波动，短期运行温度180℃。本领域技术人员亟待开发出一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法，以满足现有的使用需求和性能要求。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法，包括以下步骤：第一步、称取10份玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入40份质量分数为30%过氧化氢溶液，在110℃搅拌2h，待反应混合液冷却后，用离心机对上述混合液进行4000r/min离心分离，将活化后的玄武岩鳞片80℃下干燥至恒重后待用；第二步、称取10份第一步活化处理的玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入10~12份锆湿凝胶中，室温搅拌10min后移入玛瑙球磨罐中，加入直径3mm玛瑙球磨珠，使液面处于球磨罐2/3处，滴加2mL氨水后开始球磨，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5h，静置陈化12h后，用乙醇对产物重复清洗3次，4000r/min离心、30min超声，置于干燥箱中80℃干燥至恒重，将干凝胶在氩气气氛下在不同温度下煅烧2h，再在500℃空气气氛下煅烧1h去除炭黑，获得杂化包覆玄武岩鳞片；第三步、掺混涂料：在研磨缸中，依次加入二甲苯、正丁醇、分散剂、环氧树脂和环氧酚醛树脂，中速搅拌15~20min，使树脂充分溶解，再向体系中依次加入杂化包覆玄武岩鳞片，每种物料分散1~2min再添加下一物料，投料完毕后高速分散15~20min加入固化剂，使其混合均匀，将上述物料研磨至细度小于等于50μm，即得。
进一步的，所述步骤二的称取0.5份聚乙二醇2000溶解于80份的去离子水中，搅拌24h后加入51.56份八水氧氯化锆，搅拌4h得到PEG-ZrOCl2溶液，将17~18份六亚甲基四胺溶于100份的去离子水中，搅拌4h得到六亚甲基四胺溶液，在5℃冰水浴的环境下，将六亚甲基四胺溶液缓慢地滴入PEG-ZrOCl2溶液中，滴加结束后继续搅拌2h得到浓度为0.8mol/L的PEG-ZrO2溶胶，将溶胶放入60℃烘箱静置24h，得到锆湿凝胶。
进一步的，所述按重量份数计，环氧树脂28~32份、环氧酚醛树脂30~35份、二甲苯14~15份、正丁醇1~3份、分散剂0.3~1.5份、玄武岩鳞片45~60份、固化剂5~10份。
进一步的，所述步骤三的固化剂为J703#苯酚甲醛乙二胺缩合物或NX-2028MA型腰果壳油改性聚酰胺固化剂。
进一步的，所述步骤三的分散剂为BYK163或BYK110或ANJEKA 61173中的其中一种。
本发明的有益效果是：
本发明对玄武岩鳞片进行杂化包覆,在玄武岩鳞片表面包覆二氧化锆,改变其表面的形貌和反应活性,改善玄武岩鳞片与涂料中环氧树脂的相容性,从而增强涂层的附着力、耐水性和抗腐蚀效果。
相比现有技术本发明具有如下优点：
耐酸防腐涂料由环氧树脂、玄武岩鳞片、分散剂和固化剂组成，可作为舰船防腐而研制的耐酸防腐特种涂料。该涂料耐酸、碱、盐等多种化学介质性能优良，是适用于舰船电瓶舱室等酸性环境的防腐蚀保护，还可用于舰船的水线部位、水下电缆及有干湿交替作业的钢结构底漆、水利工程的水闸、水道、水管的防腐蚀保护及各种化工设备的腐蚀防护。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
耐溶剂导静电内防腐涂料的生产方法，包括以下步骤：第一步、称取10份诚至贝特A型玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入40份质量分数为30%过氧化氢溶液，在110℃搅拌2h，待反应混合液冷却后，用离心机对上述混合液进行4000r/min离心分离，将活化后的玄武岩鳞片80℃下干燥至恒重后待用；第二步、称取10份第一步活化处理的玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入10份锆湿凝胶中，室温搅拌10min后移入玛瑙球磨罐中，加入直径3mm玛瑙球磨珠，使液面处于球磨罐2/3处，滴加2mL氨水后开始球磨，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5h，静置陈化12h后，用乙醇对产物重复清洗3次，4000r/min离心、30min超声，置于干燥箱中80℃干燥至恒重，将干凝胶在氩气气氛下在不同温度下煅烧2h，再在500℃空气气氛下煅烧1h去除炭黑，获得杂化包覆玄武岩鳞片；第三步、掺混涂料：在研磨缸中，依次加入二甲苯、正丁醇、分散剂BYK163、环氧树脂和环氧酚醛树脂，中速搅拌20min，使树脂充分溶解，再向体系中依次加入杂化包覆玄武岩鳞片，每种物料分散2min再添加下一物料，投料完毕后高速分散20min加入NX-2028MA型腰果壳油改性聚酰胺固化剂，使其混合均匀，将上述物料研磨至细度小于等于50μm，即得。
按重量分数计，称取0.5份聚乙二醇2000溶解于80份的去离子水中，搅拌24h后加入51.56份八水氧氯化锆，搅拌4h得到PEG-ZrOCl2溶液，将18份六亚甲基四胺溶于100份的去离子水中，搅拌4h得到六亚甲基四胺溶液，在5℃冰水浴的环境下，将六亚甲基四胺溶液缓慢地滴入PEG-ZrOCl2溶液中，滴加结束后继续搅拌2h得到浓度为0.8mol/L的PEG-ZrO2溶胶，将溶胶放入60℃烘箱静置24h，得到锆湿凝胶。
进一步的，所述按重量份数计，DOW-DER331环氧树脂32份、南亚NPPN631环氧酚醛树脂35份、二甲苯15份、正丁醇3份、分散剂BYK1631.5份、杂化包覆玄武岩鳞片60份、NX-2028MA型腰果壳油改性聚酰胺固化剂10份。
产品涂料性能：耐急冷、急热，120℃±5℃/23℃±2℃＋吹风，各恒温1h，循环5次，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，50%硫酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，30%盐酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，30%硝酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，20%氢氟酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，40%乙酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落。
实施例2
耐温耐酸内防腐涂料的生产方法，包括以下步骤：第一步、称取10份诚至贝特B型玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入40份质量分数为30%过氧化氢溶液，在110℃搅拌2h，待反应混合液冷却后，用离心机对上述混合液进行4000r/min离心分离，将活化后的玄武岩鳞片80℃下干燥至恒重后待用；按重量分数计，称取0.5份聚乙二醇2000溶解于80份的去离子水中，搅拌24h后加入51.56份八水氧氯化锆，搅拌4h得到PEG-ZrOCl2溶液，将17份六亚甲基四胺溶于100份的去离子水中，搅拌4h得到六亚甲基四胺溶液，在5℃冰水浴的环境下，将六亚甲基四胺溶液缓慢地滴入PEG-ZrOCl2溶液中，滴加结束后继续搅拌2h得到浓度为0.8mol/L的PEG-ZrO2溶胶，将溶胶放入60℃烘箱静置24h，得到锆湿凝胶。
第二步、称取10份第一步活化处理的玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入10~12份锆湿凝胶中，室温搅拌10min后移入玛瑙球磨罐中，加入直径3mm玛瑙球磨珠，使液面处于球磨罐2/3处，滴加2mL氨水后开始球磨，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5h，静置陈化12h后，用乙醇对产物重复清洗3次，4000r/min离心、30min超声，置于干燥箱中80℃干燥至恒重，将干凝胶在氩气气氛下在不同温度下煅烧2h，再在500℃空气气氛下煅烧1h去除炭黑，获得杂化包覆玄武岩鳞片；第三步、掺混涂料：在研磨缸中，依次加入二甲苯、正丁醇、分散剂ANJEKA 61173、E-51环氧树脂和EPALLOY 8240环氧酚醛树脂，中速搅拌15~20min，使树脂充分溶解，再向体系中依次加入玄武岩鳞片，每种物料分散1~2min再添加下一物料，投料完毕后高速分散15min加入固化剂，使其混合均匀，其中，按重量分数计，E-51环氧树脂28份、EPALLOY 8240环氧酚醛树脂30~35份、二甲苯14份、正丁醇1份、分散剂61173ANJEKA 1.5份、玄武岩鳞片45份、固化剂J703#苯酚甲醛乙二胺缩合物5份将上述物料研磨至细度小于等于50μm，即得。
产品涂料性能：耐急冷、急热，120℃±5℃/23℃±2℃＋吹风，各恒温1h，循环5次，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，50%硫酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，30%盐酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，30%硝酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，20%氢氟酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落；80℃，30d，40%乙酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落。
对实施例1和实施例2的涂层性能进行检测，检测结果见表1
表1实施例1和实施例2的涂层性能测试结果
注：试验环境条件按GB/T9278的规定执行；取样按GB/T3186的规定执行；漆膜制备按GB/T1727的规定执行。底漆呈均匀粘稠液体火胶泥呈均匀粘稠流体，无明显结块；凝胶时间按GB/T27806的规定进行测定；附着力（划格法）按GB/T9286的规定进行测定，刀刃间距1mm；干燥时间按GB/T1728-2020中表干（乙法）和实干（甲法）的规定分别进行；与钢板粘结强度按GB/T5210的规定进行测定；采用喷砂钢板，涂料刷涂2道，每道0.25kg/m2，2道之间涂装间隔20min，于恒温恒湿条件下放置24h，于80℃烘烤2h，于110℃烘烤2h，于135℃烘烤2h冷却后测试；与混凝土粘结强度按GB/T5210的规定进行测定，采用C30混凝土，涂料刷涂2道，每道0.3kg/m2，2道之间涂装间隔20min，于恒温恒湿条件下放置24h，于80℃烘烤2h，于110℃烘烤2h，于135℃烘烤2h冷却后测试；耐热性按GB/T1735的规定进行测定，底材采用耐酸耐火砖，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，2道之间涂装间隔20min，放置5h后刮涂胶泥3道，每道0.40kg/m2，每道之间涂装间隔24h，放置48h后，于恒温恒湿条件下放置7d，于80℃烘烤2h，于120℃烘烤2h，于250℃烘烤2h冷却后测试。按上述条件制备的样板分别入160℃烘烤2h，相应的温度段涂层有无开裂、脱落的现象。邵氏硬度按GB/T2411的规定进行测定，其中为15s测试，底材采用耐酸耐火砖，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，2道之间涂装间隔20min，放置5h后刮涂胶泥3道，每道0.40kg/m2，每道之间涂装间隔24h，放置48h后，于恒温恒湿条件下放置7d，于80）℃烘烤2h，于110℃烘烤2h，于135℃烘烤2h冷却后测试，耐磨性按GB/T1768的规定进行测定，底材采用圆铝板，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，于恒温恒湿条件下放置7d后测试，采用CS-10#砂轮，以1000转/500g试验。耐化学试剂性按GB/T9274甲法的规定进行测定底材采用耐酸耐火砖，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，两道之间涂装间隔20min，于恒温恒湿条件下放置1d，于80℃烘烤4h，于120℃烘烤4h冷却至室温后测试。采用50%硫酸30%盐酸30%硝酸20%氢氟酸40%乙酸，于常温浸泡168h后，观察有无起泡、脱落现象。耐冷热交替性按JG/T25-2017的规定进行测定，底材采用耐酸耐火砖，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，两道之间涂装间隔20min，于恒温恒湿条件下放置1d，于80℃烘烤4h，于120℃烘烤4h冷却至室温后测试；耐热后与耐火砖粘结强度按GB/T5210的规定进行，底材采用耐酸耐火砖，刷涂2道底漆，每道0.30kg/m2，涂装间隔20min，放置24h后在80℃烘烤2h，升温至110℃烘烤2h，升温至180℃烘烤2h、升温至200℃烘烤2h后测试；耐热后与混凝土粘结强度按GB/T5210的规定进行，底材采用C30混凝土，刷涂2道底漆，每0.30kg/m2，涂装间隔20min，放置24h后在80℃烘烤2h，升温至110℃烘烤2h，升温至180℃烘烤2h、升温至200℃烘烤2h后测试。其中GB/T1727-2021漆膜一般制备方法；GB/T1728-2020漆膜，腻子膜干燥时间测定法；GB/T1735-2009色漆和清漆耐热性的测定GB/T1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法；GB/T2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）；GB/T3186-2006色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样；GB/T5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验；GB/T9274-1988色漆和清漆耐液体介质的测定；GB/T9278-2008涂料试样状态调节和试验的温湿度；GB/T9286-2021色漆和清漆漆膜的划格试验GB/T27806-2011环氧沥青防腐涂料；JG/T25-2017建筑涂料层耐冻融循环性测定法。

Claims (2)

1.一种耐温耐酸内防腐涂料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、称取10份玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入40份质量分数为30%过氧化氢溶液，在110℃搅拌2h，待反应混合液冷却后，用离心机对上述混合液进行4000r/min离心分离，将活化后的玄武岩鳞片80℃下干燥至恒重后待用；第二步、称取10份第一步活化处理的玄武岩鳞片于干燥清洁的反应釜中，加入10~12份锆湿凝胶中，室温搅拌10min后移入玛瑙球磨罐中，加入直径3mm玛瑙球磨珠，使液面处于球磨罐2/3处，滴加2mL氨水后开始球磨，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5h，静置陈化12h后，用乙醇对产物重复清洗3次，4000r/min离心、30min超声，置于干燥箱中80℃干燥至恒重，将干凝胶在氩气气氛下在不同温度下煅烧2h，再在500℃空气气氛下煅烧1h去除炭黑，获得杂化包覆玄武岩鳞片；第三步、掺混涂料：在研磨缸中，依次加入二甲苯、正丁醇、分散剂、环氧树脂和环氧酚醛树脂，中速搅拌15~20min，使树脂充分溶解，再向体系中依次加入杂化包覆玄武岩鳞片，每种物料分散1~2min再添加下一物料，投料完毕后高速分散15~20min加入固化剂，使其混合均匀，将上述物料研磨至细度小于等于50μm，即得；
所述步骤二的称取0.5份聚乙二醇2000溶解于80份的去离子水中，搅拌24h后加入51.56份八水氧氯化锆，搅拌4h得到PEG-ZrOCl2溶液，将17~18份六亚甲基四胺溶于100份的去离子水中，搅拌4h得到六亚甲基四胺溶液，在5℃冰水浴的环境下，将六亚甲基四胺溶液缓慢地滴入PEG-ZrOCl2溶液中，滴加结束后继续搅拌2h得到浓度为0.8mol/L的PEG-ZrO2溶胶，将溶胶放入60℃烘箱静置24h，得到锆湿凝胶；
所述按重量份数计，环氧树脂28~32份、环氧酚醛树脂30~35份、二甲苯14~15份、正丁醇1~3份、分散剂0.3~1.5份、杂化包覆玄武岩鳞片45~60份、固化剂5~10份；
所述步骤三的固化剂为J703#苯酚甲醛乙二胺缩合物或NX-2028MA型腰果壳油改性聚酰胺固化剂。
2.按权利要求1所述的耐溶剂导静电内防腐涂料的生产方法，其特征在于，所述步骤三的分散剂为BYK163或BYK110或ANJEKA 61173中的其中一种。
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