pg电子官方柔性陶瓷重防腐涂料的研制及性能研究

　　在石油石化工业中，油田油气集输管道、注水井、原油分离器、换热器等一些设备的内壁腐蚀情况非常严重，除了单纯的高温、介质腐蚀破坏之外，还常常伴有设备间的摩擦、液态输送介质冲刷等机械性破坏。对比液体介质的腐蚀作用，原油和油田污水等介质对管道设备的损坏最为严重，其成分复杂，溶解了复杂的盐类和气体，在采油过程中还携带了许多泥沙颗粒等，在输送过程中对管道内壁腐蚀性强，冲刷磨损能力大，较为有效的防腐措施是涂刷耐磨蚀和耐化学品等性能优异的柔性陶瓷重防腐涂料。

　　柔性陶瓷涂料是以环氧树脂为成膜物质，陶瓷粉作为耐磨填料的可常温固化的双组分涂料，涂层同时具有陶瓷的刚性和树脂的韧性。近年来，随着相关领域防腐蚀需求日益增加，一些国际公司陆续推出了重防腐耐磨陶瓷涂料的概念和相关产品，美国Freecom公司设计配置了赛克54（CK-54）先进陶瓷涂层材料、韩国京兴产业（株）会社研制生产的Atometal金属陶瓷涂料以及德国CeramicPolymerGmbh公司开发的CP陶瓷油漆已在石油石化许多领域得到广泛应用，且效果较好。

　　目前国内涂料公司在柔性陶瓷重防腐涂料领域还没有性能优异的产品。基于以上背景，针对这些特殊腐蚀环境，本文研制了一种高耐磨柔性陶瓷重防腐涂料，具备耐磨蚀、耐高温、耐化学品性等综合性能，满足海上平台及海上油气生产等一些处于特殊腐蚀环境下的装备和设施如集输管道、原油分离器、开排沉箱、弯管等所需的耐冲刷磨蚀、耐温及耐化学介质腐蚀的需求。

　　酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂：台湾南亚公司；脂环胺固化剂：美国气体化学公司；二氧化钛：金红石型；分散剂：毕克公司；消泡剂：BASF公司；碳化硅：山田研磨材料有限公司；氧化铝：山东无棣齐星铝材有限公司；溶剂均为市售的工业品；稀释剂：自制。

　　按表1配方依次加入酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、混合溶剂、分散剂和消泡剂搅拌均匀，然后加入触变剂、颜料和填料，搅拌均匀后进行研磨，直至达到规定细度，调节黏度，得到柔性陶瓷涂料A组分。

　　用于附着力（划格法）、柔韧性、耐冲击性测试的样板均按照相关化工行业标准的要求制备，涂膜采用空气喷涂法，其膜厚均在（203）m；拉开法附着力、耐盐雾、耐酸、耐碱测试采用3mm钢板，其制备过程如下：样板表面除油喷砂处理，对样板背面喷涂环氧厚浆型涂层进行保护处理，空气喷涂柔性陶瓷涂料，膜厚250m。

　　该柔性陶瓷重防腐涂料主要应用于冲刷磨损、化学品介质以及高温等腐蚀环境，而传统双酚A型环氧树脂-聚酰胺固化剂由于其交联密度低，因此其耐磨、耐温、耐溶剂和耐化学品性能欠佳。而且该体系玻璃化温度在50℃左右，介质温度高于玻璃化温度时，腐蚀介质对涂层的渗透性大大提高，因此其耐介质温度只能低于其玻璃化温度。为了解决普通环氧树脂对上述腐蚀环境防腐能力的不足，在对传统树脂体系的交联密度以及玻璃化温度进行提升的同时，还要保证树脂和固化剂在常温下能够充分固化。

　　酚醛环氧树脂官能度大，若采用同一固化剂，酚醛环氧树脂最终固化成膜的交联密度较大，玻璃化温度也较高，因此本研究选择酚醛环氧树脂作为柔性陶瓷涂料的主体树脂。但是，交联密度太大会使涂料刚性太强，机械性能变差，且玻璃化温度太高会使固化反应不完全，影响涂料耐化学品性能。双酚F环氧树脂按照分子结构也属于酚醛环氧树脂，但其官能度相对较低、黏度低、体系玻璃化温度也较低。因此，本研究选择酚醛环氧树脂与双酚F树脂混合使用，在控制A组分固含量以及其他组分比例不变的情况下，选择脂环胺作为固化剂，加入一定量增塑剂，研究不同树脂配比对涂料黏度、物理机械性能、耐磨、耐酸以及耐热水性能的影响，结果见表3。

　　从表3可以看出，酚醛环氧树脂含量太高，涂料物理机械性能及耐酸和耐高温水性能较差，这是由于涂料交联密度太高使涂膜过于刚硬且涂料固化程度较低造成；但双酚F树脂含量高，则涂料耐磨性能变差。综合考虑涂料各种性能，选择m（酚醛环氧）∶m（双酚F）=7∶3作为柔性陶瓷涂料树脂体系。

　　传统聚酰胺固化剂虽然防腐性和耐水性比较优异，但其固化体系的耐化学品性、耐磨性较差。而耐化学品性较好的芳香胺固化剂在常温下无法与酚醛环氧树脂充分固化且其毒性较大。脂肪胺固化剂在常温下与酚醛环氧树脂有较高的固化程度，但其固化物的耐化学品性不如脂环胺固化剂。虽然脂环胺固化剂与酚醛环氧树脂完全反应玻璃化温度较高，但因树脂中含有玻璃化温度较低的双酚F树脂。因此，本研究选择常温下可以充分固化，同时固化物耐磨性、耐化学品性比较优异的脂环胺作为固化剂。脂环胺固化剂的种类比较多，选择2种不同结构的脂环胺固化剂A和B（分子结构如图1）进行性能对比，按照基础配。