化工生产设备用防腐涂料的制备及性能研究

目录目录第 1 章 绪论 .1第 1 节 化工设备防腐的意义 .1第 2 节 化工设备腐蚀的机理及类型 .2第 3 节 化工设备防腐方法 .3第 4 节 当前化工设备用防腐涂料及其存在的问题 .3第 5 节 本论文研究的主要内容 .5第 2 章 化工设备用防腐涂料 .6第 1 节 原材料的选择 .62.1.1 主要成膜物质 .62.1.2 次 要 成 膜 物 质 .62.1.3 填料 .72.1.4 颜料 .72.1.5 溶剂 .7第 2 节 防腐涂料生产工艺选择 .7第 3 节 防腐涂料涂装工艺选择 .8第三章 化工生产设备用防腐涂料的制备及性能测试 .9第 1 节 实验设备及药品 .9第 2 节 实验过程 .103.2.1 基材表面处理过程 .103.2.2 防腐涂料制作过程 .103.2.3 涂层制备过程 .11第 3 节 测试方法 .123.3.1 涂层基本性能测试 .123.3.2 涂层表面接触角测试 .123.3.3 涂层耐化学溶剂测试 .123.3.4 涂层防腐性能测试 .12第 4 节 结果与讨论 .133.4.1 涂层基本性能分析 .133.4.2 涂层表面接触角分析 .133.4.3 涂层耐化学溶剂分析 .163.4.4 涂层防腐性能分析 .29致谢 .35参考文献 .36摘要摘要金属材料的腐蚀每年都给国民经济造成不可估量的损失，化工设备由于长年接触腐蚀性介质，腐蚀损失尤其严重。涂料防腐由于具有很多独特的优势使其在防腐体系中占有非常重要的地位。聚醚砜是一种性能良好高分子树脂材料，它由于与铁铝等金属之间良好的附着力而广泛应用于涂料领域，它还具有突出的耐高温性能和耐酸碱性能。含氟聚合物以其良好的不粘性广泛应用于防粘涂料中，而防粘性对于防腐蚀具有很重要的意义。本文以聚醚砜为主要成膜物，分别以 PTFE、FEP 和 PFA 三种常见的具有耐高温特性的氟树脂为次要成膜物并加入一些颜填料和助剂制成三种不同配方的防腐蚀涂料，以空气喷涂的方法涂装到钢板上，并在 270、310、340和 380四个温度下固化 10-15min，通过接触角分析仪来测定他们的疏水性和防粘性，通过在 1.1mol/L 硫酸和2.7mol/L 氢氧化钠中浸泡一定时间后的外观变化和附着力变化来评价其耐腐蚀性，测量电化学极化曲线来考查金属底材的腐蚀速率，通过以上三种性质比较来综合评价三种配方在不同固化温度的防腐蚀性能。关键字：化工设备 防腐蚀 聚醚砜涂料 氟涂料 极化曲线AbstractAbstractCorrosion of steel structures caused immeasurable losses to the national economy every year， Especially to the Chemical equipment for its special environment. It sufers from more corrosion. The research on anti-corrosion of chemical equipment has been an important task to researchers. Anti-corrosion by coatings is a important methods in the anti-corrosive system. Poly (ether sulfone) is a special engineering plastic with good performance. It is widely used in coating field for its good adhesion with metals such as steel and aluminum. It has the advantage of resistance to acid and alkali and high temperature over other resins. Fluoropolymer is widely used in coating field for its high hydrophobic， Which is very important for anti-corrosive. In this paper， Poly(ethersulfone) was used as the main binder and PTFE FEP and PFA was used as secondary binder respectively， In addition some pigment and additives was added to produce three kind of coatings with different formulations. After painted on the steel， Every formulation was curinged at 270，310，340 and 380 for 10-15min. The contact angle analyzer was used to analyse their hydrophobic. Every sample was immersed in 10wt% sulfuric acid and 10wt% sodium hydroxide to get their resistance to acid and alkali. To investigate anticorrosive properties of every sample polarization measurement has been employed. By comparing the three properties to comprehensive evaluation the anticorrosive performance of the three kinds of formulas in different curing temperature.Key word: anti-corrosive chemical equipment Poly(ethersulfone) Fluoropolymer polarization curve coatings第 1 章 绪论1第 1 章 绪论第 1 节 化工设备防腐的意义腐蚀是指材料在环境介质中的性能发生大幅度降低和材料结构被破坏，包括金属材料的腐蚀和非金属材料的腐蚀。所有材料均存在腐蚀问题，如：铁生锈，木制器材的腐败，高分子塑料的老化，建筑材料的溶蚀和风化等。一般谈及的腐蚀主要是指金属材料的腐蚀，尤以钢铁的腐蚀最为重要 1。每年，由于腐蚀而造成的损失在国民生产总值中占有很大的比重，尽管具体的数字存在着争议，但毫无疑问腐蚀问题是当今社会面临的一个很重要的问题，除了经济损失和阻碍技术进步以外，腐蚀特别是金属的腐蚀引起结构失效，而结构失效还会给人类周围环境带来很严重的后果，新闻中经常出现关于汽车，桥梁，飞机及输油管道腐蚀的报道 2。而化工设备由于长期浸没在酸碱盐溶液及各种高腐蚀性气体环境下极易造成形状体积以及性能的变化，导致化工设备成为腐蚀的重灾区 3。化工设备的腐蚀严重破坏机器设备的使用性能，使得正常的生产无法进行， 由于腐蚀会破坏金属表面结构，从而影响产品的质量和纯度，给使用客户造成损失，对企业信誉产生负面影响，严重的腐蚀会大大的降低机器设备的使用寿命导致设备更新周期缩短，既引起生产效率降低也会造成资源浪费，除了经济上的损失外，腐蚀造成的更为严重的后果是在安全方面的，腐蚀会造成化工产品的泄漏，轻则造成原料及成品的大量损失， 影响产品质量，污染环境，重者还可能会因腐蚀引起的设备爆炸、火灾等重大事故从而造成更大的经济损失和人员伤亡。据有关部门统计化工企业的爆炸事故 70%是由腐蚀引起的。 基于此，深入研究化工钢结构发生腐蚀的原因，机理，特点等找出化学品腐蚀的规律性，针对不同的腐蚀类型和企业的独特情况设计不同的防腐方案，最大限度的避免腐蚀的损失是摆在防腐工作者面前的紧迫的现实的任务 4-7！金属防腐的方法有许多种，其中涂料防腐方法具有选择范围宽、使用范围广、施工方便、耗能低等优点，是迄今为止使用最普遍、最有效、最经济的防腐蚀方法。防腐蚀涂料涂装是材料防腐蚀的重要手段之一，其目的是将工件周围环境界面代之以工件涂层周围环境，用涂膜的耐蚀、抗渗、缓蚀等功第 1 章 绪论2能来保护材料免受环境侵蚀，延长其使用寿命 1。第 2 节 化工设备腐蚀的机理及类型做好防腐的前提是弄清腐蚀的类型，根据使用环境的不同，可将化工设备的腐蚀分为大气腐蚀和浸没腐蚀两种。大气腐蚀：暴露在空气中的金属结构普遍会受到气候变化，紫外线辐射，温度和湿度等环境因素的破坏，ISO12944涂料和清漆-防腐涂料体系的钢结构防护大气环境根据腐蚀性的强弱可分为 C1-C5 六个等级，其中 C1 腐蚀性最弱，C5-I 及 C5-M 腐蚀性最强。详见表 1.表 1. 腐蚀分类及相应的环境条件类别 腐蚀性 实例C1 极弱 湿度较低的室内 （相对湿度300阻燃性 LOI% 95 95 95低摩擦性 优 好 优耐酸 优 优 优耐碱 优 优 优第 2 章 化工设备用防腐涂料7耐溶剂 优 优 优2.1.3 填料在涂料中加入填料可以提高涂料体系的颜料体积浓度（PVC） 、提高涂料的施工性能，改善涂料的耐磨性、耐温性，或消除涂料的某些弊病，同时达到降低涂料的成本的目的 21。本论文中选择惰性硫酸钡作为填料。2.1.4 颜料颜料是涂料的一种添加剂，不溶于它所分散的体系中，颜料与分散物不发生物理或化学反应。颜料除了为涂料提供色彩，起装饰作用，还可以提高涂料的物理和化学性质，提高涂料的机械强度，附着力，防腐性能等 22。本论文中选择石墨为颜料，石墨具有片层结构，在涂料中不仅能起到着色作用，还能提高涂层的抗腐蚀能力 23。2.1.5 溶剂在涂料中，溶剂的作用是溶解或者分散成膜物质形成便于施工的溶液或者分散液，在施工后成膜过程中溶剂又会挥发掉，因此溶剂又被称为挥发分。尽管溶剂在涂料产品中不是永久组分，但是溶剂对成膜物质的溶解力对于树脂溶液的均匀性，涂料的稳定性和粘度都有决定性的影响 24。本文中针对聚醚砜树脂选择溶剂包括: N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基乙酰胺，甲苯和丁酮，其质量比为：2:6:6:1。第 2 节 防腐涂料生产工艺选择涂料