高固体分酚醛环氧涂料的研究和设计

   日期:2022-03-07     浏览:233    
核心提示:0 前言酚醛环氧涂料是环氧涂料中防腐性能好的涂料种类之一,其涂层具有优良化学稳定性,能耐中低温(>100 ℃)强酸、强碱等介质
0 前言
酚醛环氧涂料是环氧涂料中防腐性能好的涂料种类之一,其涂层具有优良化学稳定性,能耐中低温(>100 ℃)强酸、强碱等介质的腐蚀,对盐、有机溶剂及热水较其他品种有更好的抗性,因而其应用领域极为广泛。由于该涂料所使用的酚醛环氧树脂同时具有酚醛和环氧的结构,因此涂料自身具有二者的优点,既有环氧涂料优异物理机械性能,又有酚醛涂料良好的耐化学性[1]。常温固化酚醛环氧涂料主要应用在石油化工设备、航空部件等领域[2]。和普通双酚A环氧树脂相比,酚醛环氧树脂具有成本高、黏度大、柔韧性差的缺点。因此,酚醛环氧涂料产品的整体施工性能和机械性能差、产品成本高。典型双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂对照见表1。

1 试验部分
1.1 树脂的选择
基料树脂选择2种环氧树脂,一种是国都YDPN-638(F51)酚醛环氧树脂,另一种选择脂肪酸改性双酚A环氧树脂,该产品具有黏度低、柔韧性好的优点,有助于降低涂料产品的整体黏度。固化剂树脂选择了3种,分别是改性芳香胺、改性脂环胺、腰果壳油改性酚醛胺固化剂。这些固化剂具有稳定的化学结构,其中改性芳香胺、腰果壳油改性酚醛胺固化剂含有抗化学性强的苯环,而改性脂环胺本身具有低黏度和较强的耐化学性。
1.2 颜填料的选择
由于产品主要应用领域对耐酸碱有较强的要求,因此,选择的颜填料为对酸碱惰性很强的滑石粉、沉淀硫酸钡、钛白粉等原料。
1.3 设计产品配方
终设计配方如表2。

2 结果与讨论
2.1 固化剂及不同当量比对涂膜耐化学性能的影响
针对石油储罐内壁以及相关设施的长效防腐测试,分别考察了涂膜耐10%H2SO4、10%NaOH、3%NaCl、耐盐雾性和热原油污水性(见表3)。

注:测试膜厚200 μm。
酚醛环氧树脂是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷作原料合成的线性结构聚合物,采用改性芳香胺、改性脂环胺、腰果壳油改性酚醛胺固化剂更加稳定。和普通双酚A环氧涂料相比,该酚醛环氧涂膜结构更稳定,耐酸性能更好。
从图1可以看出,普通双酚A环氧涂料的耐10%H2SO4性差,改性芳香胺酚醛环氧涂料>腰果壳油改性酚醛胺酚醛环氧涂料>改性脂环胺酚醛环氧涂料>普通双酚A环氧涂料的耐酸性。随着固化剂用量提升,涂膜耐酸性开始下降。

通过表4可以看出,3种固化剂固化酚醛环氧涂料和普通双酚A环氧涂料在耐10%NaOH、耐3%NaCl以及耐盐雾方面均能满足需要,其中,改性芳香胺、腰果
壳油改性酚醛胺耐碱性稍差但都能满足设计需要。

由图2可以看出,随着当量比提高,固化剂用量的增大,环氧涂料的耐热油水性得到很大的提升,改性芳香胺>改性脂环胺>腰果壳油改性酚醛胺>普通双酚A环氧涂料的耐热油。在当量比提高到0.9以上后,酚醛环氧涂料的耐热油水性可以满足设计要求。

热油水浸泡存在热水、热油、水蒸气的腐蚀,对涂层涂膜的破坏剧烈,常规环氧固化剂长期热水浸泡容易造成涂膜变软,需要涂膜有较高的玻璃化温度,因此选择致密、强度大、刚性强的环氧固化剂,这类固化剂普遍分子量小,反应活性高,涂膜硬度非常大,改性芳香胺、改性脂环胺、腰果壳油改性酚醛胺固化剂均属于这种类型,配合酚醛环氧树脂耐热油水性更好。
2.2 采用不同固化剂涂膜的物理性能
采用不同固化剂对酚醛环氧涂料固化,选择当量比0.9,考察不同固化剂比对涂膜物理性能的影响。涂膜引张力试验如图3~图6。

从以上拉伸曲线我们可以看出,3种固化剂固化酚醛环氧的伸长率中腰果壳油改性酚醛胺酚醛环氧涂料的伸长率高,拉伸力小;改性脂环胺固化剂伸长率小,拉伸应力大,但和普通双酚A环氧涂料差距不大。由于主剂中采用了脂肪酸改性环氧树脂,有效地提高了涂膜的柔韧性,因此,在拉伸方面酚醛环氧涂料可以达到甚至超过普通双酚A环氧涂料的水平。
2.3 酚醛环氧产品性能测试结果(见表5)

注:选择改性芳香胺固化剂,当量比0.9。
3 结语
同常规双酚A环氧涂料相比,酚醛环氧涂料具有更好的耐化学品性、耐热性。通过加入脂肪酸改性环氧树脂有效提高了产品的柔韧性、固体分。酚醛环氧涂料整体性能超过普通双酚A环氧涂料,产品具有广阔的应用前景。
 









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