PDF《导电防腐蚀涂料性能及其影响因素》

:10.

11973/瑾201510016导电防腐蚀涂料性能及其影响因素 张蕾, 沙响玲, 张念, 田野, 王龙伟, 杨燕, 吕宝鹏 ( 西安科技大学 地质与环境学院, 西安7

1 0

0 5

4 ) 摘要:以湿式电除尘极板为载体, 导电防腐蚀涂料为试验原料, 探寻湿式电除尘在运行过程中出现的极板腐蚀问 题以及针对湿式电除尘器导电防腐蚀涂料的性能, 研究涂料在不同厚度、 不同涂刷次数、 不同烘干时间下对涂膜硬 度、 附着力、 电阻率等特性的影响;

以及涂膜的耐酸、 耐碱、 耐盐和耐水性.通过理论分析及试验研究, 确定涂料的防 腐蚀性能参数和最佳涂抹方式.结果表明, 除尘极板导电防腐蚀涂料最佳涂抹方式为涂膜的厚度不低于0 .

1 4m m, 最佳涂刷次数为3次, 涂膜烘干温度为6 0℃, 烘干时间为1 2h . 关键词:电除尘;

导电防腐蚀涂料;

理化性能;

漆膜厚度;

涂刷工艺 中图分类号: T G

1 7

4 .

4 ;

T Q

6 3

0 .

4 文献标志码: A 文章编号:

1 0

0 5

7 4

8 X(

2 0

1 5 )

1 0

0 9

7 8

0 4 嶙 镒 状 樽ZHA N GL e i , S HAX i a n g l i n g , Z HA N GN i a n , T I A NY e ,WA N GL o n g w e i , Y A N GY a n , L B a o p e n g ( C o l l e g eo fG e o l o g ya n dE n v i r o n m e n t , X i ′ a nU n i v e r s i t yo f S c i e n c e&

T e c h n o l o g y , X i ′ a n7

1 0

0 5

4 , C h i n a ) :W i t hw e t e l e c t r i c d u s t p l a t e a s t h e c a r r i e r , c o n d u c t i v e c o a t i n g s a s e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s , t h e c o r r o s i o no f w e t e l e c t r i cd u s tp l a t ed u r i n gi t so p e r a t i o na n dt h ep e r f o r m a n c eo fc o n d u c t i v ea n t i c o r r o s i v ec o a t i n g so fw e te l e c t r i c d u s t c o l l e c t o rw e r e i n v e s t i g a t e d .T h ee f f e c to fc o a t i n gt h i c k n e s s , b r u s h i n gt i m ea n dd r y i n gt i m eo nt h eh a r d n e s s , a d h e s i o n , a n ds p e c i f i c r e s i s t a n c eo f c o a t i n g sw a ss t u d i e d . P r o p e r t i e so f c o a t i n g s , i n c l u d i n gt h ec o a t i n gr e s i s t a n c e t o a c i d , a l k a l i , s a l t a n dw a t e rw e r ea l s os t u d i e d .A n t i c o r r o s i v ec o a t i n gc o r r o s i o np e r f o r m a n c ep a r a m e t e r sa n dt h eb e s t w a y t os m e a rw e r eo b t a i n e d t h r o u g has e r i e so f t e s t s . T h er e s u l t ss h o wt h a t t h em o s to p t i m a lp a r a m e t e r sw e r e t h e c o a t i n g t h i c k n e s so f n o l e s s t h a n0 .

1 4m m, p a i n t t i m e so f

3 , c o a t i n gd r y i n gt e m p e r a t u r eo f6

0 ℃, a n dd r y i n gh o u r o f

1 2 . :e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r ;

c o n d u c t i v ea n t i c o r r o s i o nc o a t i n g ;

p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t y ;

f i l m t h i c k n e s s ;

c o a t i n gp r o c e s s 目前火力发电依旧占据重要的位置, 可是烟尘 问题不容小觑, 所以关于热电厂的除尘是备受关注 的.常用的普通电除尘, 一般可将烟尘的排放质量 浓度控制在1

5 0m g / n m

3 以内, 但却难以达到 G B

1 3

2 2

3 -

2 0

0 3排放标准所规定的5 0m g / n m

3 , 因此 燃煤电厂逐渐采用性能更先进的、 除尘效率更高的 超低温电除尘、 大型布袋除尘器和湿式电除尘.随 着酸雨问题的突出, 烟气脱硫设备开始大规模建设 收稿日期:

2 0

1 4

1 2

1 0 基金项目: 国家资源部煤炭勘查与综合利用重点实验室开放 课题( K F

2 0

5

1 ) ;

陕西省教育厅科学研究计划( 自然科学专 项) 项目(

2 0

1 3 J K

0 8

6 9 ) ;

陕西省科技统筹创新工程计划项目 (

2 0

1 2 K T Z B

0 3

0 1

0 2 ) 通信作者: 张蕾(

1 9

8 1 -) , 副教授, 博士, 从事煤炭加工利用 与环境保护技术工作,

1 8

5 0

2 9

9 3

5 6

7 , l e i z h

1 9

8 1 @ s o h u . c o m 投入运行, 烟气脱硝设施将得到很好的普及推广[

1 ] . 由于烟气中含有 S O

2、 S O

3、 H C l 、 N O H F等酸性 腐蚀性气体, 同时存在 H

2 O、 O

2 等腐蚀介质成分, 烟气温度约为1

2 0 ~

1 8 0℃, 燃煤锅炉的产生烟气为 干态时, 大多不会对设备造成腐蚀, 但烟气净化过程 中烟气温度会发生变换, 温度降低, 净化设备表面会 出现结露, 形成稀硫酸、 盐酸、 氢氟酸等腐蚀性液滴 或液膜, 由此引发腐蚀[

2 -

4 ] .因此针对温度降低的 除尘和脱硫脱硝的烟气净化设备中, 腐蚀防护问题 刻不容缓, 急需解决的方案. 燃煤热电厂在电除尘工作一段时间后, 极板的 腐蚀严重改变了极板的放电特性, 导致除尘效率大 幅度下降, 混合层粗糙的表面同样使得清灰变得愈 加困难, 极板的腐蚀也降低了极板的使用寿命.防 腐蚀导电涂料的涂敷能够大大减少上述状况的发 生[

5 ] .导电防腐蚀涂料不同于一般的涂料, 在选用 ・

8 7

9 ・ 第3 6卷第1 0期2015年1 0月 腐蚀与防护 C O R R O S I O N &

P R O T E C T I O N V o l .

3 6 N o .

1 0 O c t o b e r

2 0

1 5 树脂方面必须满足烟气净化设备的要求.填料应具 有导电成分, 防腐蚀的同时不能忽视涂料的导电性 能.涂料要求有良好的导电性和防腐蚀性, 且有助 于除污, 才能适应烟气净化设备复杂的环境并增加 除尘的效果, 最大程度地延长极板的使用期限[

6 -

7 ] . 本工作对湿式电除尘极板的导电防腐涂料进行深入 研究.包括导电涂料的性能测试;

涂层的表面特征 研究;

防腐蚀涂层的防腐蚀特性研究;

极板涂装前后 对其导电性能的影响研究.通过理论分析与试验研 究, 得到防腐蚀涂料的防腐蚀性能参数和最佳涂抹 方式, 以期提高湿式除尘器的除尘效率, 延长极板的 使用寿命.

1 试验

1 .

1 原料 试验所用的材料和原料是规格为

6 0 mm*

6 0mm和规格1

5 0mm*

6 0mm 钢板;

A, B组分涂 料YD耐热导电漆.

1 .

2 药品和仪器 药品: 氢氧化钠(

9 6 %、 粒) : 天津市河东区红岩 试剂厂;

氯化钠(

9 9 .

5 %) : 天津市天力化学试剂有限 公司;

盐酸(

3 6 %~3

8 %) ;

切片石蜡: 上海华灵康复 机械厂. 用电子天平( A R

2 2

3 C N) 测极板质量, 奥豪斯仪 器上海有限公司;

电热鼓风干燥箱(

1 0

1

3 A B) 进行 涂料干燥, 天津泰斯特仪器有限公司;

绝缘电阻表 ( Z C

4 2 A 3型) 测比电阻, 上海第六电表厂有限公 司;

便携式铅笔划痕实验仪( QHQ A) 测涂料硬度, 上海瑞 进仪器仪表商城;

附着力测试仪(QH F H D

6 0

0 ) 测涂料附着力, 上海瑞进仪器仪表商城;

电 阻率测试仪( B D

6 0

0 ) 测电阻率, 西安宏鹄检测仪器 有限公司.

1 .

3 试验方法 本次试验从涂料的涂刷工艺出发, 在涂料的成 分上不做改动.研究烘干时间、 涂膜厚度和涂刷次 数对涂料性能的影响, 考察不同工艺条件下涂膜的 物理特性, 包括附着力、 硬度、 电阻率;

涂膜的化学特 性包括涂膜的耐碱、 耐盐和耐水特性, 按《GB/T1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》 进 行测试.综合检测和分析防腐蚀涂料的性能.

2 结果与讨论

2 .

1 烘干时间对涂膜理化性能的影响 涂料的搅拌时间为2m i n,涂刷厚度为0.06mm, 涂刷一次, 保持基本配方不变, 选择不同 的烘干时间, 烘干温度为6 0℃.环境温度分别选择

2 0℃和6

0 ℃, 考察干燥时间对涂膜理化性能的 影响. (

1 )干燥时间对涂膜耐化学品性能的影响 试验结果见表1和表2 . 表1

2 0℃下涂膜干燥时间对涂膜耐化学品 性能的影响 T a b .

1 E f f e c t o f d r y i n g t i m eo nc h e m i c a l r e s i s t a n c ep r o p e r t i e so f t h e c o a t i n g 干燥时间 / h 涂膜厚度 / mm 耐酸性 /( 5% HC l ) 耐碱性 /( 5% N a OH) 耐盐性 /( 5% N a C l ) 耐水性

8 0.

0 6

2 4h起泡 6h起泡

9 6h失光

1 6 8h无损

1 0 0.

0 6

2 4h起泡 6h起泡

1 2 0h失光

1 6 8h无损

1 2 0.

0 6

4 8h起泡

1 2h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

1 4 0.

0 6

5 0h起泡

1 4h起泡

1 4 4h失光

1 6 8h无损 表2

6 0℃下涂膜干燥时间对涂膜耐化学品 性能的影响 T a b .

2 E f f e c t o f c o a t i n gd r y i n g t i m eo nc h e m i c a l r e s i s t a n c e p r o p e r t i e so f t h e c o a t i n g(

6 0℃) 干燥时间 / h 涂膜厚度 / mm 耐酸性 /( 5% HC l ) 耐碱性 /( 5% N a OH) 耐盐性 /( 5% N a C l ) 耐水性

8 0.

0 6 8h起泡 3h起泡

1 2 0h失光

1 4 4h无损

1 0 0.

0 6 8h起泡 3h起泡

1 6 8h失光

1 2 0h无损

1 2 0.

0 6 8h起泡 3h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

1 4 0.

0 6 8h起泡 3h起泡

1 4 4h失光

9 6h无损 由表1和表2可见, 不同干燥时间的涂膜的耐 化学性能存在差异, 涂层的耐化学品性能随着干燥 时间的延长而增长,

1 2h达到峰值,

1 4h时耐腐蚀 性又开始降低.原因在于涂膜在得到充分干燥后, 涂层表面树脂变得紧致, 渗透的路径和通道变得稀 少, 耐腐蚀性显著提高.可是当干燥时间长达1 4h 后, 表层会因为干燥时间过长, 表层开裂, 内部遭到 破坏, 渗透的路径和通道变多, 变得易腐蚀. (

2 )干燥时间对涂膜物理性能的影响 由表3可见, 反应1 2h所得涂膜的电阻率较 低, 形成这种趋势的原因是该反应属于逐步聚合, 开 始聚合过程中, 有一个合适的氧化还原电位能形成 高导电聚合物, 随着反应的进行, 氧化还原电位增 大, 高导电聚合物有一部分发生降解, 并且大分子链 的取向程度发生变化, 反应时间过度延长, 聚合物中 有一部分发生过度氧化, 定向性差, 从而使电导率降 低[

8 ] .结果表明涂膜的最佳烘干时间为1 2h . ・

9 7

9 ・ 张 蕾等: 导电防腐蚀涂料性能及其影响因素 表3 涂膜干燥时间对涂膜物理性质的影响(

2 0℃) T a b .

3 E f f e c t o f c o a t i n gd r y i n g t i m eo nc o a t i n g p r o p e r t i e s(

2 0℃) 干燥时间 / h 涂膜 厚度/ mm 铅笔 硬度 附着力 等级 电阻率 / ( Ω・ c m)

8 0 .

0 6 H

1 7 *1

0 3

1 0

0 .

0 6 H

1 4 .

2 *1

0 3

1 2

0 .

0 6 H

1 1 .

4 *1

0 3

1 4

0 .

0 6 H

1 1 .

4 *1

0 3

2 .

2 涂膜厚度对涂膜理化性能的影响 涂料的搅拌时间2m i n , 烘干时间选取1 2h , 烘 干温度为6 0℃.保持基本配方不变, 选择不同的涂 膜厚度, 考察涂刷厚度对涂膜理化性能的影响. (

1 )涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响

2 0℃,

6 0 ℃下涂膜厚度对涂膜耐化学性能的 影响分别见表4和表5 . 表4

2 0℃下涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响 T a b .

4 E f f e c t o f c o a t i n g t h i c k n e s so nc h e m i c a l r e s i s t a n c e(

2 0℃) 涂膜厚度 / mm 耐酸性 (

5 % H C l ) 耐碱性 (

5 % N a OH) 耐盐性 (

5 % N a C l ) 耐水性

0 .

0 6

4 8h起泡

1 2h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

0 .

1 0

7 2h起泡

4 8h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

0 .

1 4

1 6 5h起泡

6 4h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

0 .

2 2

1 6 8h无损

6 4h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损 表5

6 0℃下涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响 T a b .

5 E f f e c t o f c o a t i n g t h i c k n e s so nc h e m i c a l r e s i s t a n c e(

6 0℃) 涂膜厚度 / mm 耐酸性 (

5 % H C l ) 耐碱性 (

5 % N a OH) 耐盐性 (

5 % N a C l ) 耐水性

0 .

0 6 3h起泡 3h起泡

1 4 4h失光

1 6 8h失光

0 .

1 0 8h起泡 3h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

0 .

1 4

2 4h起泡

2 4h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损

0 .

2 2

2 8h起泡

2 4h起泡

1 6 8h失光

1 6 8h无损 由表4和表5可见, 不同厚度的涂膜的耐化学 品性能存在差异, 这是由于涂膜厚度较低时, 能阻隔 腐蚀因子的物质较少, 路径较短, 因此腐蚀因子比较 容易透过涂层进入基体;

而涂膜过厚, 由于表里干燥 速度不一以及内应力的影响, 涂膜的硬度变差.表 面效果较差甚至开裂, 性能也不好.随着涂膜厚度 的增加, 涂料用量随之增加, 应从性能和价格两方面 综合考虑, 针对应用领域的实际腐蚀情况选定涂层 的厚度, 在能满足防腐蚀性能要求的前提下, 漆膜厚 度越低越好[

9 ] . (

2 )涂膜厚度对涂膜物理性能的影响 随着涂膜厚度的增加, 涂膜的电阻率也呈现增 长的趋势, 见表6 , 但都在极板对于电阻率规定的范 围之内.综合结果表明涂膜的厚度应该不低于0.14mm. 表6 涂膜厚度对涂膜物理性能的影响(

2 0℃) T a b .

6 I n f l u e n c eo f t h i c k n e s so nc o a t i n gp r o p e r t i e s(

2 0℃) 涂膜厚度/ mm 铅笔硬度 附着力等级 电阻率/ ( Ω........